NB-IoT與eMTC差異全解析匯報

實用標準文案實用標準文案精彩文檔精彩文檔COVERAGECONSUMPTION低功耗COVERAGECONSUMPTION低功耗NB-IoT與eMT受異全解析們NB-IoT和eMTCW屬于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，也同時具備了蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的" 3C'特征:?Coverage增強覆蓋Consumption低功耗Cost低成本增強覆蓋COST低成本為了滿足“3C'目標，NB-IoT和eMTC勺實現(xiàn)方式也有不同之處，具體如下:NB-IoT和eMTC的關(guān)鍵技術(shù)對比增強覆蓋NB-loTeMTCr交誓道過功率*由ft怡升麹■宣技術(shù)?相而LTE?■?R0dB（MCL-1MdB）■#MTG曰n宣愛和第押痍市.相時JIT覆苗南競15dB（3,1貨7）砌左可時篤NB-IoT的覆蓋目標是MCL164dB,其覆蓋增強主要通過提升上行功率譜密度和重復(fù)發(fā)送來實現(xiàn)。eMTC勺覆蓋目標是MCL155.7dB,其功率譜密度與LTE相同，覆蓋增強主要是通過重復(fù)發(fā)送和跳頻來實現(xiàn)。MCL（MaximumCouplingLoss,最大耦合損耗），指從基站天線端口到終端天線端口的路徑損耗。從覆蓋目標看， eMTQ匕NB-IoT低8dB左右。重復(fù)發(fā)送如何增強覆蓋?

同一信號亞亞隹送重復(fù)發(fā)送就是在多個子幀傳送一個傳輸塊。也就是說重傳2次，就可以提升3dB啊。RepetitionGain=10logRepetitionTimes,NB-IoT最大可支持下行2048次重傳，上行128次重傳。NB-IoT同一信號亞亞隹送重復(fù)發(fā)送就是在多個子幀傳送一個傳輸塊。也就是說重傳2次，就可以提升3dB啊。RepetitionGain=10logRepetitionTimes,NB-IoT最大可支持下行2048次重傳，上行128次重傳。NB-IoT和eMTC勻采用了重復(fù)發(fā)送的方式來增強覆蓋。提升上行功率譜密度如何增強覆蓋?AvegePower12time5/10.8dBJLUL2MmW/15kHz200mW/180kHzLIESolutionNB-loI:二酮順理上下行控制信息與業(yè)務(wù)信息在更窄的 LTE帶寬中發(fā)送，相同發(fā)射功率下的 PSD(PowerSpectrumDensity)增益更大，降低接收方的解調(diào)要求。在下行方向，若NB-IoT采用獨立部署模式，下行發(fā)射功率可獨立配置，其功率譜密度與GS附目同，但比LTEFDD功率譜密度高14dB左右。在上行方向，由于NB-IoT最小調(diào)度帶寬為3.75K或15K,上行功率譜密度最大增強17dB,考慮GS砥端發(fā)射功率最大可以到33dBmqNB-IoT發(fā)射功率最大23dBmq所以實際NB-IoT終端比GS嚶端功率譜密度最高可達7dB左右。eMTCWLTE共享發(fā)射功率和系統(tǒng)帶寬，在功率譜密度上無增強，主要通過重復(fù)發(fā)送和跳頻實現(xiàn)覆蓋增強。對于NB-IoT,值得一提的是：?在下行方向，只有獨立部署的功率可獨立配置，帶內(nèi)和保護帶部署模式的功率均受限于LTE的功率，因此，在帶內(nèi)和保護帶部署模式下， NB-IoT需要更多重傳次數(shù)才能達到與獨立部署模式下相當(dāng)?shù)母采w水平。?在上行方向，三種模式基本沒區(qū)別。低功耗在低功耗上，NB-IoT和eMTCfl用相同的技術(shù)，包括：PSMeDRX和延長周期定時器。延長周期定時器樨■魯蜀業(yè)督福?卜費活總配甚周陰也蓋電新走時fisruueu.現(xiàn)少或上歡崎PSM^電聯(lián)UF宓送完被修后任仃旭態(tài)健韜-R時能

音出人■亶?例.不M斯任何室口圖

F?月百卞M電重雷呢此耳明TKUH1才退出FSM稚式eDRX擴展動態(tài)接收UE福他+BDFWjWr?混翻駕監(jiān)用辱打尸DCCHa：星T即凈息"上①PSM（powersavingmode,省電模式）手機需要時刻待命，不然有人打電話給你找不到怎么辦？但這意味著手機需不時監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò),這是要耗電的。**1■?（iDLfc；電源投入使用類似關(guān)機（通信中斷**1■?（iDLfc；電源投入使用類似關(guān)機（通信中斷）h二PowerSavinghl■■■?**■■?***■■、但物聯(lián)網(wǎng)終端不同于手機，絕大部分時間處于深度睡眠狀態(tài)，每天甚至每周就上報一兩條消息后，在idle態(tài)停留一段時間后便進入深度睡眠狀態(tài)，不用監(jiān)聽空口消息。PSM就是讓物聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)完數(shù)據(jù)就進入深度睡眠狀態(tài)，類似于關(guān)機，不進行任何通信活動。

②eDRXDRX(DiscontinuousReception),即不連續(xù)接收。eDRXM是擴展的不連續(xù)接收。最大2.91小時NB-IoT和eMTCT展了這個斷續(xù)間隔,最大2.91小時NB-IoT和eMTCT展了這個斷續(xù)間隔,*―?DRX手機可以斷斷續(xù)續(xù)的接收信號以達到省電的目的。更加省電。③延長周期定時器靈活配置長周期位置更新定時器 RAU/TAU減少喚醒次數(shù)。低成本如何降低成本，包括減少協(xié)議棧處理開銷、單天線和 FD四雙工模式以降低RF成本、低速率和低帶寬本身意味著降低芯片處理的復(fù)雜度等等。O ,TBSlOOObit修學(xué)無瞬收.€支持半雙工O ,TBSlOOObit修學(xué)無瞬收.€支持半雙工? 作WMHESL4MWD用儂射功較OeIBe0fMt雜質(zhì)基帶.終蝴亦設(shè)施優(yōu)□精簡電源管理9甫篇射NL單無。匕羋雙工口禽效功放」上行■均比低，§0餌用*PA日”咨量存儲.廨議倏優(yōu)依:血標同時至比如FDD半雙工模式，意味著不必同時處理發(fā)送和接收，比起全雙工成本更低廉，更省電。同時發(fā)送和接收發(fā)送和接收在時間上隔惠發(fā)送f1接收?2全雙工n同時發(fā)送和接收發(fā)送和接收在時間上隔惠發(fā)送f1接收?2全雙工n口nn產(chǎn)

f2nnn產(chǎn)半雙工LTENB-IoT和eMTC的技術(shù)參數(shù)對比NB-IoT和eMTC^要差異在于：

?MTCNB-ksT1,4Mbps200Kbps除第烽DL：iMbpsUL:1MbpsDLr2t>KbpsUL：的Kbp0近工圈式半肛FDD/TDD半雙工FDD產(chǎn)裝有理岸動在河至帶刑三共雌volte蜜薦不強持LTE雷巧器害帶內(nèi)部也舁護帶享魯在豆率低萬羽作謝15dB「二?二 7物加Mil時三5-1CW :,5-峭NB-IoT追求的是最低的成本，最長的續(xù)航時間，沒有移動性、數(shù)據(jù)速率非常低，它比較適合于無移動性，小數(shù)據(jù)量，對時延不敏感，對成本很敏感，終端數(shù)量級大的應(yīng)用，比如智能停車，智能燈桿，智能抄表等。為了滿足更多的應(yīng)用場景和市場需求， Re-14和后續(xù)版本將對NB-IoT進行了一系列增強技術(shù)，包括增加了定位和多播功能，提供更高的數(shù)據(jù)速率，在非錨點載波上進行尋呼和隨機接入，增強連接態(tài)的移動性，支持更低 UE功率等級等。eMTCt持語音，傳輸速率較快，支持移動性，但模塊成本相對較高，適合于可穿戴設(shè)備、健康監(jiān)測、室內(nèi)移動應(yīng)用等。NB-IoT和eMTC部署方式對比NB-loTeMTCGuard

Bandlflj>kHzSpacingeMTC^LTE^taInB-and180kHzPSDbowlingMkHz53ndi11。neSpacingOdBPSDboostingeMTCStandaloneNB-loTeMTCGuard

Bandlflj>kHzSpacingeMTC^LTE^taInB-and180kHzPSDbowlingMkHz53ndi11。neSpacingOdBPSDboostingeMTCStandaloneNB-IoT部署方式NB-IoT分為三種部署方式：獨立部署(Standalone)、保護帶部署(Guardband)和帶內(nèi)部署(In-band)。NB-IoTIn-bandGuard-bandStandaloneIn-bandGuard-bandStandalone獨立部署適用于重耕GSM^段，GSM勺信道帶寬為200KHz，這剛好為NB-IoT180KHz帶寬辟出空間，且兩邊還有10KHz的保護間隔。保護帶部署利用LTE邊緣保護頻帶中未使用的 180KHz帶寬的資源塊。帶內(nèi)部署利用LTE載波中間的任何資源塊。不過，在帶內(nèi)部署模式下，有些 PRRNB-IoT是不能占用的。eMTC^B署方式eMTCt持與LTE共同部署，也支持獨立部署。主要采用LTE帶內(nèi)部署方式，支持TD/口FDD兩種方式。eMTC^LTE在同一頻段內(nèi)協(xié)同工作，由基站統(tǒng)一進行資源分配，共用部分控制信道。因此，運營商可以在已有的 LTE頻段內(nèi)直接部署eMTC無需再分配單獨的頻譜。四NB-IoT和eMTCt!理層技術(shù)對比時頻域結(jié)構(gòu)對比NBToTeMTC即孫於用匾文將m黑睇官■分或一累蝌十R百的唯常例明i^WRMVNBdoTeMTC?NBToTeMTC即孫於用匾文將m黑睇官■分或一累蝌十R百的唯常例明i^WRMVNBdoTeMTC?枕錯呼與GET?用弓曲怪長】OWMr*?^^研快段1CF仔M；?的個子懶我包含E彷隨r咨個匐?包含6龍7個OFOY符號,WIMMC吩物洲ft?：懶虹P和如膜5*下行與Lit相網(wǎng)?上行*上行■15KH3，LRU(ResounctUritt)=8ms串1越標=IQrns，1吁校町1子檢丁13$=￡啦Tff號一工75KW，IRU(ResourceUnit)-32ms*工刑林*=40w=1=賴>1子像=4ns=2W?T時睡=7苻號NB-IoT下行：NB-IoT下行與LTE一致，采用正交頻分多址(OFDMA技術(shù)，子載波間隔15kHz,時隙、子幀和無線幀長分別為0.5ms、1ms和10ms,包括每時隙的OFDM^號數(shù)和循環(huán)前綴(cyclicprefix)都是與LTE一樣的。NB-IoT載波帶寬為180KHz,相當(dāng)于LTE一個PRB(PhysicalResourceBlock)的頻寬，即12個子載波*15KHz/子載波二180KHz,這確保了下行與LTE的相容性。比如，在采用LTE載波帶內(nèi)部署時，可保持下行 NB-IoTPRB與其它LTEPRB的正交性。

上行：NB-IoT上行支持多頻傳輸（multi-tone）和單頻（single-tone）傳輸。NB-loT上行單頻和寥頻傳輸AULPSDISOKHz36times

/17dB75KHJMuHiple-ToneISKHzNxl5KHzULBWISOKHz36times

/17dB75KHJMuHiple-ToneISKHzNxl5KHzULBWLTENBIoTw.Flexible電之期序網(wǎng)時空LTE多頻傳輸基于SC-FDMA子載波間隔為15kHz,0.5ms時隙，1ms子幀（與LTE一樣）。單頻傳輸子載波間隔可為15KHz以及3.75KHZ,其中15KHz與LTE一樣，以保持兩者在上行的相容性；其中當(dāng)子載波為3.75KHz時，其幀結(jié)構(gòu)中一個時隙為2ms長（包含7個符號），15KHz為3.75KHz的整數(shù)倍，所以對LTE系統(tǒng)有較小的干擾。eMTCeMTBLTE的演進功能，頻域結(jié)構(gòu)與LTE保持一致，在TDD及FDDLTE1.4M~20MHz系統(tǒng)帶寬上都有定義，但無論在哪種帶寬下工作， eMTC勺最大調(diào)度為6RB,3GPPt義將LTE系統(tǒng)寬帶劃分為一系列6個RB的窄帶（NB）,eMTCl帶劃分方式如下圖所示：

1.4X!fiKB5M,I5RH5M^5RU20M."LODKH1.4X!fiKB5M,I5RH5M^5RU20M."LODKHeMTC勺幀結(jié)構(gòu)與LTE一致。4.2物理信道對比NB-IoT的物理信道下行：對于下行鏈路，NB-IoT定義了三種物理信道:①NPBCH窄帶物理廣播信道②NPDCCH窄帶物理下行控制信道③NPDSCH窄帶物理下行共享信道還定義了兩種物理信號①NRS窄帶參考信號②NPSS^NSSS主同步信號和輔同步信號與LTE不同，由于NB-IoT頻率帶寬最多只有1個PRB因此，這些下行物理信道間采用時分復(fù)用模式，也就是在不同的時間上輪流出現(xiàn)。4moil0*KPQ$O?*4rMPOUH]NPDCdM日fcPOSCMMiDfraiTkerjntMff4 >xMkedr 囚附事t同附MorNTOCN? ? 94f m rasQNTBO4LNPCHCH■0MMKCM1(xKiPEKCMluUfnnwn-umMr4 3" 典PM8-N盤比:亡HM7 t fZrDC r詠UHHMt*▲NB-IoT下行物理信道和信號之間的時分復(fù)用如上圖，NB-IoT子幀被分配給了不同的物理信道和信號，每一個 NB-IoT子幀在頻域上是一個PRB（12個子載波），在時域上為 1msoNPBCHNPBCK道與LTE的PBCM同，廣播周期640ms重復(fù)8次發(fā)送，如下圖所示，終端接收若干個子幀信號進行解調(diào)。Ri」U山1 」LLU"?J111」［11■w11口11■」1口口【III］］；1iI」口卬」?LuU口?NPBCHi于每無線幀中的子幀#0,承載MIB-NB(NarrowbandMasterInformationBlock),其余系統(tǒng)信息如SIB1-NB等承載于NPDSCHKNPDCCHNPDCC攜載上行和下行數(shù)據(jù)信道的調(diào)度信息，包括上行數(shù)據(jù)信道的 HARQ!認信息、尋呼LTE的LTE的PDCC附定使用子幀前幾個符號,(NarrowbandControlChannelElementNPDCCHTPDCCH!另I」較大，使用的NCCE,窄帶控制信道資源）頻域上占 6個子載波。Standalone和Guardband模式下，可使用所有OFDM符號，In-Band模式下，錯開LTE的控制符號位置。NPDCCHT2種format:?NPDCCHformat0的控制符號位置。NPDCCHT2種format:?NPDCCHformat0的聚合等級為1,占用NCCE域NCCE1?NPDCCHformat1的聚合等級為2,占用NCCE0F口NCCE1■NCCE1■NCCEO■NCCE1■NCCEQ■NCCE1■NCCEO■NCCE1■NCCEQ3Vl門門aIon 」凸（rihirdNPDCC最大重復(fù)次數(shù)可配,取值范圍｛1,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024,2048｝。NPDSCHNPDSCH?域資源占12個子載波，Standalone和Guardband模式下，使用全部OFD照號。In-band模式時需錯開LTE控制域的符號，由于SIB1-NB中指示控制域符號數(shù)，因此如果是SIB1-NB使用的NPDSCHF幀時，固定錯開前3個符號。NPDSCH^制方式為QPSKMCS只有0~12。重復(fù)次數(shù)｛1,2,4,8,16,32,64,128,192,256,384,512,768,1024,1536,2048｝ 。NRSNRS（窄帶參考信號），也稱為導(dǎo)頻信號，主要作用是下行信道質(zhì)量測量估計，用于終端的相干檢測和解調(diào)。在用于廣播和下行專用信道時，所有下行子幀都要傳輸 NRS無論有無數(shù)據(jù)傳送。

■LTECRS.LTEPDCCH■ PodOIINB^RSPodI工勃驍網(wǎng)時空NRSW承載NPBCHNPDCCH口NPDSCHj子幀中的信息承載符號時頻復(fù)用，每天線端口每子幀使用8個RENPS的NSSSNPS麗NSSSffi于NB-IoT終端執(zhí)行小區(qū)搜索，包括時間、頻率同步和偵測 CellID。因為LTE的同步序列占用6個PRBNB-IoT不能占用這6個PRB為避免沖突，NB-IoT需要重新設(shè)計。NPSS^T每10ms無線幀中5號子幀（#5）,周期為10ms,使用每子幀中的最后11個OFD闡號（如下圖）。

對于NB-IoT終端來講，執(zhí)行NPSS僉測是一項計算復(fù)雜的過程，有違于其設(shè)計簡單化的目標，因此，NPSS的設(shè)計為短的ZC(Zadoff-Chu)序列。NSSS^T子幀#9,周期為20ms,僅出現(xiàn)于偶數(shù)幀，同樣使用每子幀中的最后 11個OFDMl^號。NSSSNP'&Ch'L1 12subcarriersareusedonty m?v?nradiofrarr*NSSSNP'&Ch'L1 12subcarriersareusedonty m?v?nradiofrarr*二?:掰3刖時更NPS助NB-IoT終端提供時間和頻率同步參考信號，與 LTE不同的是，NPSS^不攜帶任何小區(qū)信息，NSSS帶有PCI。上行:對于上行鏈路，NB-IoT定義了兩種物理信道:①NPUSCH窄帶物理上行共享信道。②NPRACH窄帶物理隨機接入信道。還有DMRS上行解調(diào)參考信號。NPRACH由于LTE的PRACH言道帶寬為1.08MHz,這遠遠高于NB-IoT上行帶寬，因此需重新設(shè)計。和LTE的RandomAccessPreamble不同，NB-IoT的RandomAccessPreamble是單頻傳輸,子載波間隔3.75kHz,占用1個子載波，有Preambleformat。和fomrat1兩種格式，對應(yīng)66.7us和266.7us兩種CP長度，對應(yīng)不同的小區(qū)半徑。一次的RandomAccessPreamble傳送包含四個SymbolGroup,組成1個NPRACH!道,個SymbolGroup包括5個Symbol和1個CP（如下圖）。"th1甥％HAS匚”IJ,1當(dāng)CP長度為66.67s(Format0) 時，小區(qū)覆蓋半徑達10公里。當(dāng)CP長度為266.7s(Format1)，覆蓋半徑達40公里。為了擴展覆蓋， NPRACK道可通過重復(fù)獲得覆蓋增強,重復(fù)次數(shù)可以是{1,2,4,8,16,32,64,128} 。NPUSCHNPUSC用來傳送上行數(shù)據(jù)以及上行控制信息，上行子載波間隔有 3.75KHZ和15KHz兩種,上行有兩種傳輸方式：單載波傳輸(Singletone) 和多載波傳輸(Multi-tone),其中Singletone 的子載波帶寬包括3.75KHz和15KHz兩種，Multi-tone子載波間隔15KHz,支持3、6、12個子載波的傳輸。NPUSCHt義了兩種格式：Format1和Format2。Format1為UL-SCH±的上行信道數(shù)據(jù)而設(shè)計，使用與LTE相同的Turbo碼糾錯，其資源塊大小遠低于LTE,不大于1000bits。Format2用于NPDSCH勺HAR所認信令，傳送上行控制信息( UCI),使用重復(fù)碼來糾錯。映射到傳輸快的最小單元叫資源單元( RUresourceunit),它由NPUSCH&式和子載波空間決定。上行傳輸資源是以 RU(ResourceUnit)為單位進行分配的， Singletone和Mulit-tone的RU單位定義如下，調(diào)度 RU^可以為{1,2,3,4,5,6,8,10} ,在NPDCCHN0中指不'。有別于LTE系統(tǒng)中的資源分配的基本單位為子幀， NB-IoT根據(jù)子載波和時隙數(shù)目來作為資源分配的基本單位：NPUSCHformat子*波間隔子裁源間隔時長1Singletone3.75KHZ132ms15KHz18msMuftitone15KHz34ms62ms121ms2Smgietone3.75Khz18ms15KHz111一；卷趣可對于NPUSCHformat1,當(dāng)子載波空間為3.75kHz時，只支持單頻傳輸，一個 RU^頻域上包含1個子載波，在時域上包含16個時隙，所以，一個RU的長度為32ms當(dāng)子載波空間為15kHz時，支持單頻傳輸和多頻傳輸，一個 RU包含1個子載波和16個時隙，長度為8ms；當(dāng)一個RU包含12個子載波時，則有2個時隙的時間長度，即1ms,此資源單位剛好是LTE系統(tǒng)中的一個子幀。資源單位的時間長度設(shè)計為 2的哥次方，是為了更有效的運用資源，避免產(chǎn)生資源空隙而造成資源浪費。對于NPUSCHformat2,RU總是由1個子載波和4個時隙組成，所以，當(dāng)子載波空間為 3.75kHz時，一個RU時長為8ms；當(dāng)子載波空間為15kHz時，一個RU時長為2ms。NPUSC屎用低階調(diào)制編碼方式 MCS0'11,重復(fù)次數(shù)為{1,2,4,8,16,32,64,128}DMRSDMRS!于信道估計。NPUSCHFormat1格式與LTEPUSCH寸隙結(jié)構(gòu)相同，每時隙7個OFDM符號，中間一個符號作為DMRSFormat2格式同樣為每時隙7個OFD峭號，但將中間3個符號用作DMRSeMTC勺物理信道eMTC勺子幀Z^勾與LTE相同，與LTE相比，eMTCF彳亍PSS/SSS及CRS^LTE一致，同時取消了PCFICHPHICH信道，兼容LTEPBCH增力口重復(fù)發(fā)送以增強覆蓋， MPDCCH于LTE的EPDCC段計，支持重復(fù)發(fā)送， PDSCHI用跨子幀調(diào)度。上行PRACHPUSCHPUCC由現(xiàn)有LTE結(jié)構(gòu)類似。eMTCt多可定義4個覆蓋等級，每個覆蓋等級PRACHT配置不同的重復(fù)次數(shù)。eMTC艮據(jù)重復(fù)次數(shù)的不同，分為ModeA及ModeB,ModeA無重復(fù)或重復(fù)次數(shù)較少，ModeB重復(fù)次數(shù)較多。LTE-M

CHANNELREPETITIONSREPETITIONSMODEBLTE-M

CHANNELREPETITIONSREPETITIONSPSS/SSS11PBCH1*5MPDCCH16*256PD5CH322048PUSCH322048PUCCH832PRACH32*128*Practicalvalues▲eMTC的不同彳t道在ModeA和ModeB下的最大重傳次數(shù)下行:PBCHeMTCPBCHg全兼容LTEeMTCPBCHg全兼容LTE系統(tǒng)，周期為40ms支持eMTC的小區(qū)有字段指示。采用重復(fù)發(fā)送增強覆蓋，每次最多傳輸重復(fù) 5次發(fā)送。MPDCCHMPDCCHMTCPhysicalDownli