NB-IoT从原理到实践 学习笔记 Part 9-10
第九讲 NB-IoT的部署方式
独立SA：重耕GSM的200KHz
保护带GB：LET保护频带众的200KHz
带内IB：中间的6个PRB等不可使用。
UE需要满足100KHz channel raster的要求。
|
SA |
GB |
IB |
|
|
频谱 |
独占 |
并存，考虑干扰 |
并存，考虑干扰 |
|
带宽 |
单独扩容 |
频点受限 |
占用LTE资源 |
|
兼容性 |
配置限制少 |
考虑兼容 |
考虑兼容，避开 |
| 基站功率 |
可达20W |
2*1.6W（考虑LTE 5MHz 20W） |
2*1.6W（考虑LTE 5MHz 20W） |
|
覆盖 |
PBCH=167.3dB，3dB余量 |
PBCH受限=161.1dB |
PBCH受限=161.1dB |
|
容量 |
最优，5W/天 |
2.7W/天 |
1.9W/天 |
|
时延 |
小 |
略大 |
最大 |
|
功耗 |
|||
| 运营商 |
vodafone在无LTE国家使用 |
KT，小众 |
国际运营商，欧洲LTE FDD使用 |
IB需要额外流出LTE CRS，PDCCH symbol，每毫秒开销28.6%
在信令 Master Information Block-NB消息中指示
中国移动策略： SA -> IB -> GB
第10讲 NB-IoT物理层结构
物理层包含： 频域、时域
下行 DOWN-LINK
下行物理层：下行采用15KHz的子载波间隔，基于LTE设计。
频域，NB占据1个RB，180KHz带宽，12个子载波（12*15KHz=180KHz），
时域，NB 1个slot=0.5ms，1slot=7 symbol
计算1024超帧总时间=1024*1024*10/1000 s = 10485.76s = 2.91h
下行物理层结构：
下层频域：NB占据180kHz带宽（1个RB），12个子载波（subcarrier），子载波间隔（subcarrier spacing）为15kHz
下行时域：NB一个时隙（slot）长度为0.5ms，每个时隙中有7个符号（symbol）
下行帧：
NB基本调度单位为子帧，每个子帧1ms（2个slot），每个系统帧包含1024个子帧，每个超帧包含1024个系统帧（up to 3h）。这里解释下，不同于LTE，NB中引入了超帧的概念，原因就是以前在谈到小功耗特点时候讲过的eDRX（详见NB-IOT小功耗之太极拳篇章），为了进一步省电，扩展了寻呼周期，终端通过少接寻呼消息达到省电的目的。
1个signal封装为1个symbol-》7个symbol封装为1个slot-》2个slot封装为1个子帧-》10个子帧组合为1个无线帧-》
1024个无线帧组成1个系统帧（LTE到此为止了）-》1024个系统帧组成1个超帧，over。
这样计算下来，1024个超帧的总时间=（1024*1024*10）/（3600*1000）=2.9h.
DRX和eDRX时间间隔：
上行 UP-LINK
上行物理层：占据180KHz带宽，可支持2种子载波间隔。 SC-FDMA的多址技术
上行频域：
15KHz：最大支持12个子载波，帧结构和LTE一致，相当于PRB变成子载波；
3.75KHz：最大支持48个子载波。设计优势（1）PSD高=覆盖广；（2）12个子载波->48个，灵活度更高
资源分配模式 single-tone（1个用户使用1个载波，低速应用，适用于15KHz和3.75KHz），
multi-Tone （仅针对15KHz载波间隔，如果终端支持，需要主动上报）
都是基于SC-FDMA的多址技术。
Single Tone （1个用户使用1个载波，低速物联网应用，针对15K和3.75K的子载波都适用，特别适合IOT终端的低速应用）
Multi-Tone （1个用户使用多个载波，高速物联网应用，仅针对15K子载波间隔。特别注意，如果终端支持Multi-Tone的话必须给网络上报终端支持的能力）
上行时域：
15KHz子载波间隔 1Slot=0.5ms
3.75KHz子载波间隔。1Slot=2ms
上行帧
上行资源单元 RU构成表
|
NPUSCH 格式 |
子载波间隔 |
子载波个数 |
每RU的Sloat数量 |
每Slot时长（ms） |
每RU持长（ms） |
场景 |
|
普通数传 |
3.75KHz |
1 |
16 |
2 |
32 |
Single-Tone |
|
普通数传 |
15KHz |
1 |
16 |
0.5 |
8 |
Single-Tone |
|
普通数传 |
15KHz |
3 |
8 |
0.5 |
4 |
Multi-Tone |
|
普通数传 |
15KHz |
6 |
4 |
0.5 |
2 |
Multi-Tone |
|
普通数传 |
15KHz |
12 |
2 |
0.5 |
1 |
Multi-Tone |
|
UCI （format2） |
3.75KHz |
1 |
4 |
2 |
8 |
Single-Tone |
|
UCI（format2） |
15KHz |
1 |
4 |
0.5 |
2 |
Single-Tone |
UCI时UE传送指示NPDSCH有无成功接收的HARQ-ACK/NACK。其中随时用的subcarrier索引index是在下行配置中指示（Downlink Assignment）指示；重复传送次数有RRC（Radio Resource Control）模块参数配置。
普通数传=format1
Format 1为UL-SCH上的上行信道数据而设计，使用与LTE相同的Turbo码纠错，其资源块大小远低于LTE，不大于1000 bits。
Format 2用于NPDSCH的HARQ确认信令，传送上行控制信息（UCI），使用重复码来纠错。
表中 format 2 NPUSCH 用于承载上行控制信息 UCI，对下行数据传输的反馈 信息 ACK/NACK。因此在计算上行最大速率主要看 format 1，在 format 1 对应 15KHz，一个 time-slot 为 0.5ms，两个 slot 为 1ms，去掉 NDMRS，单个子载 波可以承载7x2-2=12个符号，因此12个子载波1ms承载的符号数为12x12=144 个符号数。NPUSCH 最高调制阶数为 2，
技术拾遗：
Band：
运营商分配：
物理层：
LTE设计：高速率，高带宽，高频谱利用率，低时延。
香农定理： Rmax=W*log2(1+S/N) ， Rmax代表最大容量，W为带宽，
eMTC系统带宽1.4MHz，6个PRB，也就是LTE的最小带宽； 最小的调度时间颗粒 TTI（最小传输时间间隔）=1ms
NB MCL计算：
NB省电模式原理：
SC-FDM和OFDM的区别
3GPP定义的LTE空中接口，在下行采用正交频分多址(OFDMA)技术，在上行采用的就是这个单载频频分多址(SC-FDMA)技术。
SC-FDMA（Single-carrier Frequency-Division Multiple Access，单载波频分多址），是LTE的上行链路的主流多址技术[1][2][3]。因为SC-FDMA在传统的OFDMA处理过程之前有一个额外的DFT（离散傅立叶变换）处理，SC-FDMA也被叫做线性预编码OFDMA技术。
相比OFDMA，SC-FDMAOFDMA的PAPR（峰值/平均功率比，peak-to-average power ratio）比较低，可以提高移动终端的功率发射效率，延长电池的使用时间，降低终端成本。
SC-FDMA技术和OFDMA十分类似。每个用户的数据流比特被映射到星座图符号（比如BPSK符号、QPSK符号 或者M-QAM符号）。系统给不同的用户分配不同的傅立叶系数。傅立叶系数的分配在映射单元和逆映射单元内完成。发射端在IFFT之前插入傅立叶沉默系数，接收端则在FFT之后去除这个系数。
SC-FDMA的特征是输出单载频发射信号，而OFDMA输出的是多载频信号。
OFDMA中，数据符号被独立地调制到每一个子载波，因此在任何一个时点，每个子载波的振幅取决于数字信号调制方案的星座点。而在SC-FDMA，调制到特定子载波上的某个时点的所有数据符号的线性组合。
SC-FDMA信号可以在时域生成，也可以在频域生成。出于和下行链路的兼容考虑，LTE选择了在频域生成 SC-FDMA技术，即DFT-S-OFDM（Discrete Fourier Transform-Spread OFDM）技术。该技术是在 OFDM的IFFT调制之前对信号进行DFT扩展，这样系统发射的是时域信号，从而可以避免OFDM系统发送频域信号 带来的PAPR问题。
一个是单载波频分多址，一个是多载波频分多址复用，SC_FDMA只用于上行，由于功耗和ue成本问题，而下行有OFDMA技术能提高频率的利用率和速率。
>> 一句话,SC-FDMA与OFDM 的最大区别就是峰值/平均功率比不同;
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