LTE-Advanced Overview

Pendahuluan

Wireless Communication System dapat dibagi menjadi dua yakni sistem komunikasi seluler dan pengembangan dari sistem fixed wireless yang merambah fitur mobilitas. Kedua sistem tersebut memiliki standard masing masing.

Gambar 1 Pembagian Wireless System (Parikh, 2011)

Sistem seluler dalam perkembanganya memiliki kecepatan dan kapasitas data yang semakin meningkat. Perkembangan sistem seluler dapat dilihat dari generasi yang dihasilkan. Third Generation Partnership Project (3GPP) sendiri telah menentukan standart Long Term Evolution (LTE) sebagai generasi ke empat sistem komunikasi seluler dengan basis GSM.

 

Pertumbuhan data komunikasi melalui mobile phone mendorong sistem seluler meningkatkan bit rates serta kapasitas datanya.  LTE  diharapkan mampu memenuhi kebutuhan yang dituntut. LTE didesain untuk meningkatkan data rate, latensi rendah, serta meningkatkan kapasitas dan jangkauan akses. LTE juga diharapkan dapat memanfaatkan multiple antenna serta mampu berintegrasi dengan sistem sebelumnya seperti WCDMA, HSUPA dan lain sebagainya.

Dalam teknologi LTE dan LTE Advanced diatur parameter - parameter persyaratan minimum diantaranya adalah

Gambar 2 Persaratan LTE dan LTE Advanced

LTE Advanced diharapkan untuk dapat meningkatkan performa jaringan LTE. Pada teknologi LTE Advanced digunakan berbagai macam komponen teknologi diantaranya carrier aggregation, coordinated multiple transmission and reception, relaying, uplink dan downlink multiplexing menggunakan 4 dan 8 antena.

Wideband Transmission dan Spectrum Utilization

LTE Advanced harus memenuhi target kecepatan hingga 1Gbps untuk downlink dan 500Mbps. Untuk memperoleh kecepatan seperti itu diperlukan peningkatan bandwidth transmisi up to 100MHz. Carrier Aggregation adalah cara untuk mencapai peningkatan bandwidth tersebut. Lima 20Mhz carrier componen dapat membentuk 100MHz carrier.

Gambar 3 Penggabungan Carrier

Multiple Antenna

Multiple antenna merupakan salah satu cara yang paling penting untuk meningkatkan kecepatan data rate yang diterima UE. LTE advanved menetapkan up to 8 layer pada downlink yang menggunakan 8 x 8 multiplexing pada downlink. Hal ini akan membutuhkan 8 antena penerima pada UE. Sama halnya yang terjadi pada UE, sistem ini membutuhkan minimumnya 4 antena untuk menggunakan 4 x 4 transmisi uplink. Sebagai akibatnya, UE DMRS patern yang ada pada sistem LTE harus diganti agar dapat support pada 8-antenna di sistem LTE advanced.

Coordinated Multipoint Transmission and Reception

Spectrum Efficiency untuk LTE-advanced ditargetkan bernilai 30bps/Hz untuk downlink dan 15bps/Hz untuk uplink. Untuk mencapai hal tersebut maka 3GPP menyepakati menggunakan teknologi advanced MIMO dan coordinated multipoint transmission and Reception (CoMP). Spektrum efisiensi dapat dikembangkan dengan multiple antena dengan metode spatial interference coordination. Konsep ini menghasilkan teknologi multi antena yang baru yakni skema transmisi uplink dan downlink dan CoMP.

CoMP (Coordinated Multipoint Transmission and Reception) melibatkan sinyal transmisi dari UE yang berada di lebih dari satu sell site. A.Gosh telah menunjukkan bagaimana CoMP dapat bekerja pada kondisi yang demikian, yakni dimana UE berada pada cell site yang saling berdekatan satu sama lain. 3GPP kemudian pada laporannya 3GPP Technical  Report  on  further  advancements  of  EUTRA physical layer aspects menjelaskan bahwa base station coordinated scheduling (CSB) dan Joint processing transmission (JPT) adalah cara untuk mengkoordinasikan untuk transmisi multipoint.

Sehingga sinyal transmisi dari banyak cell site yang terkoordinasi dapat secara signifikan meningkatkan performa downlink dalam sistem transmisi.

Gambar 4 Coordinated Multipoint Transmission

Transmisi Downlink CoMP

Transmisi Downlink menggunakan CoMP bila dikombinasikan dengan teknik multiplexing MIMO akan meningkatkan kapasitas dan troughput user yang ada di pinggir cell. JT (Joint Transmission) dan DCS (Dynamic Cell Selection) adalah dua teknik yang berbeda dalam menangani skema transmisi gabungan.

Pada JT, Physical Downlink Shared Channel (PDSCH) ditransmisikan dari multiple cell dengan codebook base precoding menggunakan DM-RS pada coordinated cell. Troughput pada user yang terletak di pinggir cell kemudian dapat meningkat diakibatkan karena menggunakan power transmisi dari multiple cell melalui transmisi yang bergantian.

Gambar 5 CoMP transmission : a. JT; b. DCS; c. coordinated beamforming

Pada Dynamic Cell Selection, cell yang mengirimkan PDSCH adalah cell yang secara dinamis telah ditentukan oleh central base station secara cepat (fast scheduling). Hal ini secara signifikan mengurangi interferensi dari cell neighbour yang lainnya serta mampu mencapai sinyal received secara maximum.

Sedangkan pada coordinated beamforming, PDSCH dikirimkan dari hanya satu cell. Sedangakan, Scheduling/Beam forming dikirim melalui multiple coordinated cell. Oleh karena itu SINR menghasilkan peningkatan througput pada user yang ada di pinggir cell.

Uplink CoMP

 Pada CoMP uplink digunakan dua metode untuk mengirimkan sinyal Physical Uplink Shared Channel (PUSCH) ke multiple cell.

Gambar 6 CoMP uplink a. Multipoint reception dengan IRC; b. Multipoint reception dengan CS

Gambar 6a merupakan metode pertama yakni multipoint reception dengan interference rejection combining (IRC). Pada metode ini multiple UE mengirimkan PUSCH menggunakan resource block (RB) yang sama. Kemudian PUSCH yang diterima di cell dikombinasikan menggunakan mean squared error (MMSE) atau algoritma Zero Forcing (ZF).

Gambar 6b merupakan multipoint reception dengan coordinated scheduling. Dalam metode ini hanya satu UE yang mengirim PUSCH menggunakan satu RB yang telah dikoordinasikan penjadwalannya oleh multiple cell. Sehingga meningkatkan sinyal power yang diterima oleh UE yang berada pada pinggir cell.

Relaying

Relay dibutuhkan untuk mengurangi jarak antara transmitter dan receiver. Selain itu, Relay dapat membantu dalam mencapai data rate yang tinggi. Jangkauan dan kapasitas pada pinggir cell selalu kecil dikarenakan rendahnya Signal to Interference plus Noise Ratio (SINR). Oleh karena itu menempatkan relay di dekat pinggir cell akan membantu meningkatkan kapasitas dan dapat memperluas jangkauan dari cell. Selain itu keuntungan lain menggunakan relay diantaranya adalah:

1.       Mampu meningkatkan data rate dan jangkauan pada shadowing environments seperti di indoor atau hotspot

2.       Mengurangi biaya penambahan cell baru

3.       Memperpanjang battery dari UE karena mengurangi sinyal power yang dikirimkan dari UE ke cell atau sebaliknya.

4.       Meningkatkan kapasitas cell dan throughput user secara efektif

Berikut ini adalah arsitektur mendasar dari relay

Gambar 7 arsitektur dasar Relay

RN (Relay Node) dalam perannya mampu menghubungkan atau meneruskan informasi user kepada enodeB. eNodeB terhubung dengan RN menggunakan interface Un, sedangkan RN terhubung dengan UE menggunakan interface Uu. Protokol Uu control plane dan user plane berjumlah terbatas. Sehingga digunakan time division multiplexing yakni hanya satu yang aktif pada suatu waktu untuk Uu dan Un.

Tipe Relay

3GPP telah menentukan standard mengenai dua tipe dari Relay Station (RS). Tipe pertama adalah non transparent yakni RS berperan sebagai penghubung UE yang berada jauh dari eNodeB. RS mengirimkan reference sinyal dan control infromation yang sama ke eNodeB. Sehingga tujuannya adalah membantu menghubungkan service komunikasi dan data transmisi untuk user yang berada jauh dari eNodeB.

Sedangkan untuk tipe dua adalah tipe transparent. RS dalam tipe ini membantu meningkatkan quality service dan kapasitas link dari local UE, yakni UE yang memiliki komunikasi langsung ke eNodeB.

Gambar 8 Tipe dari Relay Station (RS)

Referensi:

Parikh, Jolly & Basu, Anuradha. 2011. LTE Advanced: The 4G Mobile Broadband Technology. International Journal of Computer Applications (0975  – 8887) Volume 13– No.5

T. Saito,  Y. Tanaka,  T.Kato,  2009,  “Trends  in LTE/WiMAX  Systems”,  FUJIYSU  Scie.  Tech.  J.,  vol.  45, no. 4, pp. 355-362, Oct. 2009.

V. Stencel, A. Muller,,P. Frank,  2010,   “LTE AdvancedA Further Evolutionary Step for Next Generation Mobile Networks”  20^th International  Conference  Radioelektronika  on  19-21  April  2010   ,  IEEE  Xplore digital library, pp. 1-5.

3GPP TR 36.814 V1.2.1,  2009,    “Further Advancements for  E-UTRA:  Physical  Layer  Aspects,”  Tech.  Spec.n Group Radio Access Network Rel. 9, June 2009.

M. K. karakayali, G.J. Fosschini, R.A. Valenzuela, 2006,“Network  Coordination  for  Spectrally  Efficient Communications  in  Cellular  Systems,”  IEEE  Wireless Commun., vol.13, no. 4, Aug. 2006.

Share This Article