Lte performance Analysis on 800 and 1800 mhz Bands

Ce

ll 

Ra

diu

s (

km

) 

Bandwidth (Hz) 

Cell Radius for 1 Mbps throughput 

---

RADIO COVERAGE AND LINK BUDGET 

36 

 

Noise Figure (NF), thermal noise power and cell edge SINR. Sensitivity in turn affects 

path loss and cell radius can eventually be calculated using Okumura-Hata model. 

6.4. 

Theoretical cell coverage calculations 

Link budgets give a clear picture of the maximum allowable path losses that occur for 

the particular radio access technology. Appendix A shows the link budget for the LTE 

800/1800. The cell radius for LTE 800 according to the link budget is around 28.9 km 

while that for LTE 1800 is around 12.3 km. The difference in the coverage radius from 

the link budget and the result shown in Figure 6.1 for 10 MHz bandwidth operating at 

800 MHz band is due to the cell edge SINR calculation assumption. In  the figure, the 

calculation is based on the cell edge throughput limitation while on link budget in Ap-

pendix A, the assumption is different. Link modulation of QPSK with coding rate of 0.1 

has been taken into account  in the link budget. This gives the useful bits per symbol 

with that particular modulation and coding rate. With this strategy, spectral efficiency 

for 10 MHz bandwidth is 0.168 bps/Hz and thus the cell edge SINR to be -9 dB using 

the Shannon’s formula stated in Equation 6.9. The difference in SINR with two differ-

ent assumptions is 2.3  dB and the resulting difference in  cell radius calculation is 2.8 

km. Similar difference exists in 1800 MHz band as well. 

The coverage area for UMTS 900 as calculated from the link budget in Appendix B is 

18.9 km. Obvious diminishing factor apart from the network parameters that differenti-

ates two different coverage radiuses is the operating frequency band itself. With rest of 

the operating parameters maintained equal between the two bands and the allowable 

path loss in the downlink path is almost equal. A higher frequency signal fades out at 

much earlier distance from the cell center as the coverage distance of the signal is in-

versely proportional to the operating frequency.  

This fact can also be drawn  from  free  space propagation model  which calculates the 

received signal power as 

𝑃

𝑟

=

𝑃

𝑠

𝐺

𝑠

𝐺

𝑟

𝜆

2

(4𝜋)

2

𝑑

2

𝐿

 

(6.10) 

Where P

r

 = received signal power 

P

t 

= Transmitted power 

G

t

 = Transmitter antenna gain 

G

r

 = Receiver antenna gain 

d = distance 

L = System loss factor 

λ = Wavelength of the transmitted signal 

Thus, a signal with higher frequency  has a low wavelength and thus gives a low re-

ceived power P

r

 at the same distance d compared to lower frequency. A two ray ground 

reflection model considers both direct path and ground reflected path of the signal to the 

receiver. However, the ground reflection model does not give a better performance in 

---

RADIO COVERAGE AND LINK BUDGET 

37 

 

short range due to the oscillation caused by constructive and destructive interference of 

two rays. Before the cross over distance, the received signal power is defined by Equa-

tion 6.10. A cross-over distance d

c

 is given as  

𝑑

𝑠

=

4𝜋ℎ

𝑠

ℎ

𝑟

𝜆

 

(6.11) 

Beyond cross-over distance d

c

, two-ray model overtakes and the received signal is given 

as  

𝑃

𝑟

=

𝑃

𝑠

𝐺

𝑠

𝐺

𝑟

ℎ

𝑠

2

ℎ

𝑟

2

𝑑

4

𝐿

 

(6.12) 

The combination of free space and two ray ground reflection model  provide a better 

modeling of the radio signal in free space rather than free space model alone. This com-

bination still is not sufficient to describe the radio environment but suffice the fact that 

coverage radius or distance is inversely proportional to carrier frequency. 

---

MEASUREMENTS AND ANALYSIS 

38