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时间:2019-01-09
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1、NB―IoT物联网覆盖增强技术探讨 【摘要】为了探讨NB-IoT物联网覆盖增强技术,在分析NB-IoT覆盖评估的方法和各种覆盖增强技术的基础上,重点分析了重复传输带来的覆盖增益,汇总3GPP提案中主要厂家分析覆盖增强的仿真结果。仿真结果表明,采用NB-IoT技术可以满足物联网覆盖增强的要求,为物联网商用提供理论基础。 【关键词】NB-IoT物联网覆盖增强 [Abstract]InordertodiscussNB-IoTcoverageenhancementtechnology,thepaperanalyzedcoverageevaluationmethodsandvariou
2、senhancementtechniques.Itfocusedoncoveragegainusingrepetitiontransmissiontechnique,summarizingsimulationresultsofcoverageenhancementfrommainvendersin3GPP.TheresultsprovethatNB-IoTtechniqueareabletomeetthedemandforcoverageenhancementofIoT,providingtheoreticalbasisforcommercialapplicationofIoT.
3、 [Keywords]NB-IoTIoTcoverageenhancement 1引言6 在3GPP第69次RAN全会上,NB-IoT(窄带物联网)通过立项。根据立项文档,3GPP标准组织拟制定一种全新的蜂窝物联网技术,使用现有授权频谱资源,满足广覆盖、低功耗的、低速率的物联网业务需求。NB-IoT标准已在2016年6月份完成冻结,并计划于2016年第4季度进行外场测试,2017年上半年实现商用。本文针对NB-IoT技术涉及到的覆盖评估和增强技术进行了分析,对主要厂家的仿真结果进行了汇总分析并得出相关结论。 2NB-IoT技术特点 根据NB-IoT已达成的标准规范,具备以下
4、特点[1][7]: (1)带宽为180kHz,和现有LTE系统的一个PRB的带宽相同; (2)下行采用OFDMA,子载波间隔为15kHz(和LTE相同);上行支持两种模式,多载波15kHz和单载波3.75kHz; (3)全新的物理信道和信号,对下行的PBCH、PDSCH、PDCCH采用单一的TM传输模式; (4)降低终端成本和功耗,采用半双工方式,一根接收天线; (5)为充分利用现有LTE网络资源,同时提供灵活的零散频率资源部署,NB-IoT建议部署模式:独立模式、保护带模式和带内模式。 根据参考文献[2],NB-IoT计划实现以下目标: (1)实现广域覆盖和深度覆盖
5、,比传统的GPRS技术增强20dB; (2)实现大容量终端接入; (3)实现降低的终端成本,每个终端低于5美元; (4)实现低功耗,在5Wh时提供大于10年的支持; 上述每一项目标都是一个巨大挑战,本文重点分析NB-IoT的覆盖增强技术。 3覆盖分析方法6 如图1所示,移动网络的覆盖评估分析一般采用MCL(MaximumCouplingLoss,最大链路损耗): 图1中的无线空口路径损耗决定了上下行的覆盖范围。采用MCL的计算方法可对覆盖范围的大小进行评估。 根据参考文献[2],在覆盖范围的评估上统一为表1、表2所示的具体指标和方法。 上述评估方法适用于NB-Io
6、T的各种物理信道,包括控制信道和业务信道,并有以下约定: (1)所有控制信道的目标BLER为10%; (2)对于带内和保护带部署方式,采用的功率参数会有所不同; (3)对比基准假定为传统GPRS的MCL,取值为144dB。 4NB-IoT覆盖增强技术 从上面分析来看,只要通过有效调整参数,增大MCL,就可以实现NB-IoT的覆盖增强。参考文献[3]对MTC业务的覆盖增强进行了研究,主要有以下方面: (1)重复传输,延长信号码元的传输时间。码元的重复传输事实上就是一个最简单的信道编码,尽管降低了信息的传输速率,但是在解调或译码上的可靠性,特别是在低信噪比的接收环境下更加有
7、效。比如理想下译码出错概率为10%,重复次数增加,使得整体译码出错概率大大降低。如表3所示: (2)现有的TTI6bundling和HARQ重传技术也可以实现延长信号码元的传输时间。参考文献[6]给出了相关的提升覆盖的数值,在VoLTE的商用网络实践中已经证明可有效改善信号的覆盖范围。 (3)鉴于NB-IoT业务需求的速率很低,100bps左右已经可以实现大部分业务,所以可以采用低阶的调制技术,如BPSK、QPSK、更短长度的CRC校验码等。 (4)在编码方面,
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