匯頂科技NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的解析

（文章來源：半導(dǎo)體投資聯(lián)盟）
窄帶物聯(lián)網(wǎng) (NB-IoT)是最近批準(zhǔn)的用于基站和用戶設(shè)備之間的無線電接口的3GPP標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于UE側(cè)，NB-IoT的優(yōu)點(diǎn)是增加的覆蓋范圍、超低功耗以及降低的設(shè)備成本，同時(shí)保持高安全標(biāo)準(zhǔn)以及蜂窩通信的全球漫游能力。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營商而言，另一方面，NB-IoT可以支持每個(gè)小區(qū)和扇區(qū)的大量設(shè)備，而無需在核心網(wǎng)絡(luò)和無線接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上進(jìn)行額外投資。此外，NB-IoT支持在3GPP長期演進(jìn)(LTE)小區(qū)的無線電頻譜內(nèi)部署，因此在該情況下不需要對(duì)無線電頻譜的額外投資。

在支持大量設(shè)備情況下，當(dāng)太多設(shè)備同時(shí)嘗試接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)存在過載的風(fēng)險(xiǎn)。通過接入限制的方式，網(wǎng)絡(luò)可以通過從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中排除某些接入類型一段時(shí)間來克服過載情況。由于接入限制而增加的網(wǎng)絡(luò)接入等待時(shí)間對(duì)于具有延遲容忍流量的機(jī)器到機(jī)器(M2M)通信而言通常不是問題，接入限制過程額外消耗設(shè)備的電池。使用ISM頻譜(工業(yè)、科學(xué)以及醫(yī)療頻帶)來緩解網(wǎng)絡(luò)負(fù)載峰值對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商來說是一個(gè)很有吸引力的選擇。

另一方面，低功率無線廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)，例如LoRaWAN、SigFox以及IEEE 802 .11ah，針對(duì)非許可頻譜內(nèi)的獨(dú)立部署。這些技術(shù)既不與許可無線電頻率譜中的技術(shù)相互作用，也不向許可頻譜提供遷移路徑。通過支持非許可和許可頻譜之間的無縫交互，可以在非許可頻譜過載的情況下保護(hù)用戶的投資。NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)不支持在非許可頻譜，例如，工業(yè)、科學(xué)以及醫(yī)療頻帶中的操作。與ISM和其他非許可頻帶的使用相關(guān)聯(lián)的監(jiān)管要求在最大傳輸功率、傳輸帶寬、占空比、調(diào)制、媒體接入等方面是多種多樣的，并且它們?cè)诓煌乩韰^(qū)域內(nèi)被分段。此外，非許可頻譜必須與其他設(shè)備共享，并且共存機(jī)制必須建立。

匯頂科技在18年1月29日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“非許可ISM頻帶中的NB-IoT多載波操作”的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枮椋?01880009340.7），申請(qǐng)人為深圳市匯頂科技股份有限公司。根據(jù)目前公開的專利資料，讓我們一起來看看這項(xiàng)NB-IoT技術(shù)吧。

如上所示為非許可載波參數(shù)的系統(tǒng)信息廣播和使用循環(huán)占空MAC的網(wǎng)絡(luò)接入示意圖，基站和用戶設(shè)備(UE)之間通常的初始化在第一步驟中，基站(eNodeB)在許可載波上廣播系統(tǒng)信息，而系統(tǒng)信息包括由附加信息擴(kuò)展的配置數(shù)據(jù)，附加信息表明網(wǎng)絡(luò)接入可以在非許可載波上執(zhí)行。為了使用非許可載波進(jìn)行傳輸，需要為非許可頻譜中的操作添加具有以下信息的配置數(shù)據(jù)：支持的媒體接入控制模式的信息、循環(huán)占空和先聽后說以及相關(guān)參數(shù)，例如每UE的占空比預(yù)算或能量檢測(cè)閾值。

此外，需要擴(kuò)展允許的載波頻率以覆蓋非許可頻帶，并且需要注冊(cè)上行鏈路傳輸?shù)淖畲髠鬏敼β屎蛶?，此外還需要添加下行鏈路NB-IoT參考符號(hào)的傳輸功率。如果初始化完成并且使用了循環(huán)占空媒體接入控制模式，則UE在非許可載波上發(fā)送RRC連接請(qǐng)求，以便緩解網(wǎng)絡(luò)負(fù)載中的峰值。

使用循環(huán)占空，下行鏈路總是在許可載波上執(zhí)行，因?yàn)榛颈仨氈С衷S多UE，在非許可載波上向基站發(fā)送RRC連接建立完成消息以完成數(shù)據(jù)交換。在連接建立之后，對(duì)于非許可NB-IoT載波上的單播操作，專用配置以相同的方式擴(kuò)展。如果UE被允許使用許可和非許可頻譜接入網(wǎng)絡(luò)，則將信息存儲(chǔ)在UE的全球用戶識(shí)別模塊中。

無論設(shè)備(UE)是否被允許使用許可和非許可頻譜接入，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)包含在UE的通用全球用戶識(shí)別模塊上存儲(chǔ)的用戶信息中。用戶更改后，信息將通過無線方式更新。獨(dú)立于支持的媒體接入控制模式，例如在循環(huán)占空和先聽后說，UE需要估計(jì)非許可載波上的窄帶參考信號(hào)接收功率和路徑損耗，以便確定覆蓋類別以及初始前導(dǎo)碼傳輸功率。

NRSRP估計(jì)可以從頻率附近的RF頻帶獲得，例如EU 868MHz非許可的頻帶20或頻帶8以及915MHz ISM頻帶。否則，基站可以在非許可頻帶內(nèi)使用其占空比預(yù)算來發(fā)送窄帶參考信號(hào)，NRS傳輸窗口長度和周期應(yīng)在系統(tǒng)信息中廣播。
（責(zé)任編輯：fqj）