NB-IoT和eMTC覆盖能力对比.docx

? ? NB-IoT和eMTC覆盖能力对比 ? ? 摘要：覆盖增强是NB-IoT和eMTC的重要设计目标，NB-IoT要求在GSM基础上覆盖增强20 dB，MCL达到164 dB；eMTC要求在LTE基础上覆盖增强15 dB，MCL达到155.7 dB，因此重点对NB-IoT和eMTC的上下行信道的覆盖增强方式进行分析和比较，给出NB-IoT和eMTC的链路预算结果，并与GSM及LTE对比。同时，对NB-IoT和eMTC的覆盖增强能力进行了测试验证。 关键词：NB-IoT，eMTC，覆盖增强，链路预算，覆盖验证 1 引言 NB-IoT和eMTC（enhanced Machine Type Communications，增强型机器类通信）是3GPP针对LPWA（Low Power Wide Area，低功耗广覆盖）类业务而定义的新一代蜂窝物联网接入技术，主要面向低速率、低时延敏感、超低成本、低功耗、广深覆盖、大连接需求的物联网业务。NB-IoT和eMTC在覆盖增强和低功耗方面采用了相同的技术手段，但eMTC只是LTE的增强功能，主要在物理层发送方式上进行了简化和增强，而NB-IoT在物理层发送方式、网络结构、信令流程等方面都做了简化。 覆盖增强是NB-IoT和eMTC的重要特性，NB-IoT要求在GSM基础上覆盖增强20 dB，即MCL（Maximum Coupling Loss，最大耦合路损）要达到164 dB，主要通过提高功率谱密度、重复发送、低阶调制编制等方式实现[1]；eMTC的MCL目标是155.7 dB，即在LTE基础上增强15 dB，由于LTE不同信道的覆盖能力有所差别，因此不同信道的增强量也有所差别。 本文首先研究NB-IoT、eMTC的覆盖增强方式，给出不同信道链路仿真结果及链路预算结果，并结合外场测试结果，对其覆盖增强能力进行了验证。 2 NB-IoT和eMTC覆盖能力分析 2.1 概述 NB-IoT具有三种部署方式：独立部署（Stand alone）、保护带部署（Guard band）、带内部署（In-band），这三种工作模式的覆盖目标均为MCL 164 dB，比GSM覆盖增强20 dB。NB-IoT的覆盖增强方面，上行方向上，主要是通过提升上行功率谱密度、重复发送实现，三种工作模式基本没有区别。下行方向上，Standalone独立部署的功率可独立配置，In-band带内部署及Guard band的功率受限于LTE的功率，因此In-band及Guard band需更多重复次数才能达到与Standalone同等覆盖水平，在相同覆盖水平下，Standalone的下行速率性能优于另两者。 NB-IoT上行有两种传输方式：单载波传输（Single tone）、多载波传输（Multi-tone），其中Single tone的子载波带宽包括3.75 kHz和15 kHz两种，Multi-tone子载波间隔15 kHz，支持3、6、12个子载波的传输[1]。终端相同的发射功率情况下，3.75 kHz的功率谱密度理论上比15 kHz高6 dB，在相同覆盖水平下，3.75kHz的重复次数低于15kHz。 eMTC具有Mode A和Mode B两种模式，Mode A支持各信道不重复或少量的重复次数，比如上下行业务信道最大重复次数为32次，其覆盖目标是MCL 145 dB；Mode B支持各信道更多的重复次数，比如上下行业务信道的最大重复次数可达2 048次，其覆盖目标是MCL 155.7 dB。eMTC Mode B模式在LTE基础上增强15 dB左右，比NB-IoT的覆盖目标低9 dB左右，本节理论分析部分以介绍Mode B模式为主，第3节基于产业支持情况以Mode A进行测试验证。eMTC是LTE的增强功能，与LTE共享发射功率和系统带宽，但eMTC的业务信道带宽最大为6个PRB。eMTC功率谱密度与LTE相同，覆盖增强主要是通过重复发送、跳频实现。 2.2 功率谱密度对覆盖能力的影响分析 NB-IoT独立部署，下行发射功率可独立配置，例如20W，此时NB-IoT功率谱密度与GSM相同，比LTE功率谱密度高14 dB左右。In-band及Guard band部署时，可以通过Power Boosting提升NB-IoT的发射功率，例如NB-IoT比LTE功率高6 dB，此时NB-IoT下行功率仍比GSM功率谱密度低8 dB。eMTC在功率谱密度上并未比LTE有所提升，比GSM功率谱密度低14 dB，因此eMTC功率谱密度比NB-IoT低6 dB～14 dB。GSM、LTE FDD与NB-IoT、eMTC下行功率谱密度比较如表1所示。 NB-IoT上行终端最大发射功率比GSM低10 dB，但由于NB-IoT最小调度带