Menghitung Spectral Efficiency 4G dan 5G NR

Berikut ini adalah Menghitung Spectral Efficiency 4G dan 5G NR

Apa yang Anda pikirkan saat mendengar kata "Spectral Efficiency "? Jawabannya berikut ini, Spectral Efficiency berkaitan dengan jumlah informasi yang sesuai dalam bandwidth saluran tertentu atau seseorang hanya mengatakan seberapa efisien spektrum itu dapat digunakan untuk mengirimkan informasi.

Sebelum kita menggali lebih dalam detail Spectral Efficiency , penting untuk dipahami bahwa ada batasan pasti tentang berapa banyak data yang dapat dikirim dalam bandwidth tertentu dan batas ini dikenal sebagai Teorema Shannon-Hartley dan biasa disebut sebagai Batas Shannon

Spectral Efficiency  biasanya dinyatakan sebagai "bit per detik per hertz," atau bit / s / Hz. Dengan kata lain, ini dapat didefinisikan sebagai kecepatan data bersih dalam bit per detik (bps) dibagi dengan bandwidth dalam hertz. Laju data bersih dan laju simbol terkait dengan laju data mentah yang mencakup muatan yang dapat digunakan dan semua overhead.

raw data rate = Payload + Overhead
net data rate = raw data rate – overhead
Spectral efficiency = net data rate dalam bps / Channel Bandwidth dalam Hz

 
Sebagai contoh, suatu sistem menggunakan bandwidth saluran sebagai 2 MHz dan dapat mendukung kecepatan raw data rate katakanlah 15 Mbps, dengan asumsi 2 Mbps sebagai overhead maka net data rate nya akan menjadi 13 Mpbs, maka eSpectral Efficiencynya dapat dihitung sebagai berikut:

Spectral efficiency= 13 x 10^6 / 2 x 10^6 = 6.5 bits/second/Hz


Menghitung Efisiensi Spektral untuk LTE

Sistem LTE dapat mendukung bandwidth saluran maksimum sebagai 20 MHz (Tidak termasuk Agregasi Operator). Tingkat simbolnya dapat dihitung sebagai berikut :

Symbols/Second = 1200 x 14 x 1000 = 16,800,000 Symbols/Second

Mempertimbangkan 64-QAM sebagai modulasi tertinggi untuk downlink, setiap simbol dapat membawa 6 bit memberikan kecepatan raw data rate sebagai berikut :

raw data rate = 16,800,000 x 6 = 100.8 Mbps (No MIMO considered)

 Mari kita pertimbangkan 4 × 4 MIMO, secara teoritis membuat raw data rates empat kali lipat yaitu 400 Mbps. dengan asumsi 25% sebagai overhead, kecepatan net data rate akan menjadi 300 Mbps. Demikian pula kecepatan data dapat dihitung untuk uplink. Di LTE uplink tidak ada MIMO, jadi Max raw data bisa 100 Mbps dengan dukungan 64-QAM di Uplink dan setelah dikurangi  overhead net data rate 25% untuk uplink akan menjadi 75 Mbps. net date Uplink dengan 16-QAM akan menjadi 51 Mbps.

Downlink Spectral Efficiency = 300 x 10^6 bps  / 20 x 10^6 Hz = 15 bits/second/Hz
Uplink Spectral Efficiency (64-QAM UL) = 75  x 10^6 bps  / 20 x 10^6 Hz = 3.75 bits /second / Hz
Uplink Spectral Efficiency (16-QAM UL) = 51  x 10^6 bps  / 20 x 10^6 Hz = 2.55 bits /second / Hz
Menghitung Efisiensi Spektral untuk 5G NR


5G New Radio mampu memberikan throughput downlink 2,31 Gbps dan throughput uplink 2,47 Gbps dengan konfigurasi tertentu di bawah ini dengan channel bandwidth 100 MHz. (Komponen Single carrier)

 
Berikut ini adalah Menghitung Spectral Efficiency 4G dan 5G NR


 Downlink Spectral Efficiency = 2.31 x 10^9 bps  / 100 x 10^6 Hz = 23 bits/second/Hz
Uplink Spectral Efficiency = 2.47  x 10^9 bps  / 100 x 10^6 Hz = 24 bits /second / Hz

 
Catatan: Nilai yang ditampilkan di sini hanyalah nilai teoritis dengan mempertimbangkan beberapa asumsi.