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使用NB-IoT技术远程监控工业驱动器的技术原理

NB-IoT的峰值下行速率(DL)为170kbps,上行速率(UL)为250kbps[8],采用分频双工(FDD)半双工进行数据传输。这意味着下行和上行链路在频率上是分离的,UE和eNodeB之间的通信不能同时进行。NB-IoT带宽对于下行和上行180khz是相同的,因此它可以用于传输全球系统的移动通信(GSM)载体,200kHz,或它可以包括在一个3GPP长期演进(LTE)载体。该系统只支持一个天线。UE传输功率为20/23 dBm,目标上行延时为10秒。

NB-IoT的部署

有效的部署场景是降低新技术成本的一种方法。NB-IoT的引入可以通过集中的软件升级完成,这将在现有的蜂窝网络上部署新的技术连接。

NB-IoT已经以这样一种方式被创造出来,它可以与现有的蜂窝系统共存。基于正交频分多址(OFDMA)的NB-IoT下行链路,具有15khz的副载波间隔。上行链路支持多音调和单音传输,基于单载波频分多址(SC-FDMA)。多频传输的子载波间隔为15khz,而单频传输支持15khz和3.75kHz的子载波间隔。NB-IoT技术反过来需要一个180 kHz的频带(用于上行链路和下行链路)。这些技术参数允许与LTE共存。

NB-IoT物理通道

NB-IoT为下行链路提供三个物理通道和两个物理信号。渠道有:

NPBCH -窄带物理广播频道-该频道携带主信息块(MIB)。MIB包含UE所需的信息,如下行带宽、发射天线数、参考信号发射功率等。

NPDCCH——窄带物理下行链路控制通道——这段信道承载上行链路和下行链路的调度信息、混合自动重复请求(HARQ)确认、分页指示和随机访问响应(RAR)调度信息。

NPDSCH——窄带物理下行链路共享通道——信道从更高的层、分页消息、系统信息和RAR消息传输数据。

NB-IoT随机访问过程

NB-IoT中的随机访问意味着UE在启动后的初始访问和调度请求。RACH的主要目的是实现UL同步,获取传输所需的资源。NB-IoT的随机接入过程与LTE类似。它包括四个步骤:

首先,UE发送一个随机访问序言。

之后,eNB发送一个随机访问响应。它包含上行资源的定时提前命令和调度。

第三,UE执行预定传输。

最后,eNB向UE发送一个连接解析。当几个问题发送相同的随机访问序言时,需要解决这个问题。

范围扩展

NB-IoT的用例意味着从传感器收集数据,传感器通常放在难以访问的位置,比如地下室或农村地区。通常情况下,这些地方对移动网络的覆盖也很差。因此,与LTE网络相比,NB-IoT可以提供额外的20dB的链路移动。链路移动改善对应7 - 10倍的覆盖面积,或信号通过建筑物墙壁传播造成的损失的覆盖。

NB-IoT通过增加消息重复次数来实现覆盖扩展。这种技术的主要优点是复杂度低,而高重复系数又降低了数据率。

NB-IoT为NPRACH提供了多达三种覆盖增强(CE)级别(0 -2级),以满足不同覆盖条件的UEs。级别0表示正常的覆盖率,级别2表示较差的覆盖率情况。网络定义了定义了多少CE级别,以及应该如何为每个级别配置NPRACH资源。对于每个配置,都定义了随机访问前言的重复值。重复次数从1次到128次不等。重复次数只能是2的幂。UE在每个传输上使用相同的传输功率。

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