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nb-iot深层次技术优化解决方案

  在NB-IoT的核心网络(EPC- Evolved Packet Core,即4G核心网)中,针对物联网业务的需求特性,蜂窝物联网(CIoT)定义了两种优化方案:
  CIoT EPS用户面功能优化(User Plane CIoT EPS optimisation),CIoT EPS控制面功能优化(Control Plane CIoT EPS optimisation)。

   nb-iot支持在频段内(In-Band)、保护频段(Guard Band)以及独立(Stand-alone)共三种运行模式。In-Band运行是利用LTE载波(Carrier)内的PRB进行数据传输,Guard Band运行是利用LTE载波内的Guard Band来进行数据传输,Stand-alone运行则是使用非LTE频段的载波来进行数据传输。为了提高NB-IoT的市场需求性,三种运行模式的设计具有一致性,但In-Band与Guard Band两种运行模式则需特别考虑到对LTE系统的兼容性。NB-IoT所支持的数据速率(Data Rate)在上行(Uplink)为64Kbit/s,下行(Downlink)为28Kbit/s。

nb-iot

   nb-iot的调变与编码机制
  NB-IoTwww.jtldz.com中下行使用的调变为正交相位位移键控(QPSK),上行若为多频传输(Multi-ToneTransmission)则使用QPSK,若为单频传输则使用π/2 BPSK或π/4 QPSK,此为考虑到降低峰值功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)的需求。
  信道编码方面,为了减少NB-IoT UE译码的复杂度,下行的数据传输是使用尾端位回旋码(Tail BitingConvolutional Coding, TBCC),而上行的数据传输则使用Turbo Coding。
混合式自动重新传送程序
  在NB-IoT中,由于可用资源有限以及重复传送的行为,若在上行使用同时(Synchronous)的混合式自动重新传送程序(HARQ Process)会使得上行资源运用更加困难,因此在NB-IoT中上行和下行都使用非同时(Asynchronous)的HARQ Process,亦即若需重传则会根据新接收到的下行控制信息(Downlink Control Information, DCI)来做重传。另外,为了减少NB-IoT UE的复杂度,只支持一个HARQ Process,且在下行不支持冗余版本(Redundancy Version, RV),在上行则支持RV 0、RV 2。
单频传输
   NB-IoT UE在上行可使用单频传输,其中Subcarrier Spacing可为15KHz以及3.75KHz。因为15KHz为3.75KHz的整数倍,所以对LTE系统有较小的干扰。由于下行的Frame Structure与LTE的相同,且为了使上行与下行的时间有清楚的关系,制定Subcarrier Spacing为3.75KHz的Frame Structure中一个符槽(Slot)包含7个符元(Symbol)共2ms长,是LTE系统中一个时槽(Slot)  时间长度的4倍。
  NB-IoT系统中的取样频率(Sampling Rate)为1.92MHz,Subcarrier Spacing为3.75KHz的Frame Structure中一个Symbol的时间长度为512 Ts(SamplingDuration)加上循环前缀(Cyclic Prefix, CP)长16Ts,共528Ts。因此,一个Slot包含7个Symbol再加上保护区间(Guard Period)共3840Ts,即2ms长。
  同步讯号
  NPSS(Narrowband Primary Synchronization Signal)为提供NB-IoT UE时间和频率同步的参考讯号,但NPSS中并不带有分区(Sector)ID。NSSS(Narrowband Secondary Synchronization Signal)带有Physical Cell ID。NPSS与NSSS的资源位置避开了LTE系统中的控制区域NPSS的周期是10ms,NSSS的周期是20ms。NB-IoT UE在寻找细胞(Cell Search)时,会先检测NPSS,因此NPSS的设计为短的ZC(Zadoff-Chu)序列,对于***初的讯号检测和初步的同步复杂度较低且有好的效果。


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