NB-IoT系统资源调度研究.docx

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IoT系统资源调度研究

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邱刚+陈宪明+戴博

结合窄带物联网（NB-IoT）系统的上下行帧结构、复用方式、调度单元的特点，提供了适用于NB-IoT系统的资源调度的设计方案，包括非连续的下行调度、动态的上下行调度定时以及跨多个调度单元的上下行资源分配。采用上述方案，避免了在极端或增强覆盖场景下，因下行资源的连续占用所导致的对其他终端设备的上下行授权和下行业务传输的阻塞以及下行控制资源的浪费，同时确保了相对灵活的资源分配。

调度定时；资源分配；覆盖增强

Intermsofthefeaturesofuplink（UP）/downlink（DL）framestructure，multiplexingmethodandschedulingunitusedbynarrowbandIoT（NB-IoT），thedesignschemesforresourcescheduling，whichissuitableforNB-IoTisproposedinthispaper，includingdiscontinuousDLscheduling，dynamicDL/ULschedulingtimingandDL/ULresourceallocationacrossmultipleschedulingunits.Basedontheaboveschemes，theblockingofthetransmissionofDL/ULgrantandDLtraffictootheruserscausedbythecontinuousoccupationofDLresourceforenhancedorextremecoverageandthewasteofDLcontrolresourcecanallbeavoided，andrelativeflexibleresourceallocationcanbeensured.

schedulingtiming；resourceallocation；coverageenhancement

为满足蜂窝物联网（IoT）需求，设计新的窄带物联网（NB-IoT）接入系统在第3代合作伙伴计划（3GPP）组织第69次全会中被提出。NB-IoT系统关注低复杂度和低吞吐量的射频接入技术，主要研究目标包括：改善的室内覆盖、巨量低吞吐量用户设备的支持、较低的延时敏感性、超低设备成本、低的设备功率损耗以及网络架构。NB-IoT系统的上下行的发射带宽都是180kHz，与长期演进（LTE）系统的一个物理资源块（PRB）的带宽相同，这有利于在NB-IoT系统中重用现有LTE系统的有关设计。NB-IoT系统支持3种操作模式：独立操作，例如利用增强数据速率全球移动通信演进无线接入网（GERAN）系统使用的1个或多个全球移动通信系统（GSM）载波；保护带操作，例如利用在LTE载波的保护带范围内未被使用的资源块；带内操作，例如利用在正常LTE载波范围内的资源块[1]。

文章中，我们主要关注NB-IoT系统的资源调度设计。资源调度是无线通信系统物理层设计的重要方面。不同的帧结构、复用方式和调度单元适用不同的资源调度设计方法；此外，在上述帧结构、复用方式和调度单元中，后项在一定程度上受到前项的影响。基于上述原因，我们首先介绍NB-IoT系统上下行的帧结构、复用方式和调度单元，这是后续资源调度设计的基础；然后，基于上述确定的帧结构、复用方式和调度单元，分析适用于NB-IoT系统下行的非连续调度方式，上下行的调度定时以及上下行的资源分配方案。

1NB-IoT帧结构

为支持带内操作模式，NB-IoT系统下行仍采用15kHz子载波间隔，多址方式仍重用正交频分多址（OFDMA）方式；系统的下行帧结构、时隙结构、资源格和资源单元定义与LTE相同，只是在频域上仅包含12个连续子载波（对应1个资源块）。NB-IoT系统的上行同时支持3.75kHz和15kHz两种子载波间隔，多址方式仍重用单载波频分多址（SC-FDMA）方式。采用3.75kHz的子载波间隔只支持单载波的调度，而15kHz子载波间隔同时支持单载波和多载波的调度。对于15kHz的子载波间隔、帧结构与LTE相同；为更好适配3.75kHz的子载波间隔，新的长度为2ms的窄带时隙结构被定义，如图1所示，一个无线帧包含5个窄带时隙，每个窄带时隙包含7个正交频分复用（OFDM）符号[1]。

2NB-IoT复用方式

基于已确定的帧结构，窄带物理下行控制信道（NPD