NB-IoT与eMTC差异全解析汇报

实用标准文案实用标准文案精彩文档精彩文档COVERAGECONSUMPTION低功耗COVERAGECONSUMPTION低功耗NB-IoT与eMT受异全解析们NB-IoT和eMTCW属于蜂窝物联网，也同时具备了蜂窝物联网的" 3C'特征:?Coverage增强覆盖Consumption低功耗Cost低成本增强覆盖COST低成本为了满足“3C'目标，NB-IoT和eMTC勺实现方式也有不同之处，具体如下:NB-IoT和eMTC的关键技术对比增强覆盖NB-loTeMTCr交誓道过功率*由ft怡升麹■宣技术।相而LTE・■・R0dB（MCL-1MdB）■#MTG曰n宣爱和第押痍市.相时JIT覆苗南竞15dB（3,1货7）砌左可时笃NB-IoT的覆盖目标是MCL164dB,其覆盖增强主要通过提升上行功率谱密度和重复发送来实现。eMTC勺覆盖目标是MCL155.7dB,其功率谱密度与LTE相同，覆盖增强主要是通过重复发送和跳频来实现。MCL（MaximumCouplingLoss,最大耦合损耗），指从基站天线端口到终端天线端口的路径损耗。从覆盖目标看， eMTQ匕NB-IoT低8dB左右。重复发送如何增强覆盖?

同一信号亚亚隹送重复发送就是在多个子帧传送一个传输块。也就是说重传2次，就可以提升3dB啊。RepetitionGain=10logRepetitionTimes,NB-IoT最大可支持下行2048次重传，上行128次重传。NB-IoT同一信号亚亚隹送重复发送就是在多个子帧传送一个传输块。也就是说重传2次，就可以提升3dB啊。RepetitionGain=10logRepetitionTimes,NB-IoT最大可支持下行2048次重传，上行128次重传。NB-IoT和eMTC匀采用了重复发送的方式来增强覆盖。提升上行功率谱密度如何增强覆盖?AvegePower12time5/10.8dBJLUL2MmW/15kHz200mW/180kHzLIESolutionNB-loI:二酮顺理上下行控制信息与业务信息在更窄的 LTE带宽中发送，相同发射功率下的 PSD(PowerSpectrumDensity)增益更大，降低接收方的解调要求。在下行方向，若NB-IoT采用独立部署模式，下行发射功率可独立配置，其功率谱密度与GS附目同，但比LTEFDD功率谱密度高14dB左右。在上行方向，由于NB-IoT最小调度带宽为3.75K或15K,上行功率谱密度最大增强17dB,考虑GS砥端发射功率最大可以到33dBmqNB-IoT发射功率最大23dBmq所以实际NB-IoT终端比GS嘤端功率谱密度最高可达7dB左右。eMTCWLTE共享发射功率和系统带宽，在功率谱密度上无增强，主要通过重复发送和跳频实现覆盖增强。对于NB-IoT,值得一提的是：?在下行方向，只有独立部署的功率可独立配置，带内和保护带部署模式的功率均受限于LTE的功率，因此，在带内和保护带部署模式下， NB-IoT需要更多重传次数才能达到与独立部署模式下相当的覆盖水平。?在上行方向，三种模式基本没区别。低功耗在低功耗上，NB-IoT和eMTCfl用相同的技术，包括：PSMeDRX和延长周期定时器。延长周期定时器樨■鲁蜀业督福•卜费活总配甚周阴也盖电新走时fisruueu.现少或上欢崎PSM^电联UF宓送完被修后任仃旭态健韬-R时能

音出人■亶・例.不M斯任何室口图

F・月百卞M电重雷呢此耳明TKUH1才退出FSM稚式eDRX扩展动态接收UE福他+BDFWjWr?混翻驾监用辱打尸DCCHa：星T即净息"上①PSM（powersavingmode,省电模式）手机需要时刻待命，不然有人打电话给你找不到怎么办？但这意味着手机需不时监听网络,这是要耗电的。**1■»（iDLfc；电源投入使用类似关机（通信中断**1■»（iDLfc；电源投入使用类似关机（通信中断）h二PowerSavinghl■■■♦**■■•***■■、但物联网终端不同于手机，绝大部分时间处于深度睡眠状态，每天甚至每周就上报一两条消息后，在idle态停留一段时间后便进入深度睡眠状态，不用监听空口消息。PSM就是让物联网终端发完数据就进入深度睡眠状态，类似于关机，不进行任何通信活动。

②eDRXDRX(DiscontinuousReception),即不连续接收。eDRXM是扩展的不连续接收。最大2.91小时NB-IoT和eMTCT展了这个断续间隔,最大2.91小时NB-IoT和eMTCT展了这个断续间隔,*―►DRX手机可以断断续续的接收信号以达到省电的目的。更加省电。③延长周期定时器灵活配置长周期位置更新定时器 RAU/TAU减少唤醒次数。低成本如何降低成本，包括减少协议栈处理开销、单天线和 FD四双工模式以降低RF成本、低速率和低带宽本身意味着降低芯片处理的复杂度等等。O ,TBSlOOObit修学无瞬收.€支持半双工O ,TBSlOOObit修学无瞬收.€支持半双工« 作WMHESL4MWD用侬射功较OeIBe0fMt杂质基带.终蝴亦设施优□精简电源管理9甫篇射NL单无。匕芈双工口禽效功放」上行■均比低，§0饵用*PA日”咨量存储.廨议倏优依:血标同时至比如FDD半双工模式，意味着不必同时处理发送和接收，比起全双工成本更低廉，更省电。同时发送和接收发送和接收在时间上隔惠发送f1接收»2全双工n同时发送和接收发送和接收在时间上隔惠发送f1接收»2全双工n口nn产

f2nnn产半双工LTENB-IoT和eMTC的技术参数对比NB-IoT和eMTC^要差异在于：

«MTCNB-ksT1,4Mbps200Kbps除第烽DL：iMbpsUL:1MbpsDLr2t>KbpsUL：的Kbp0近工圈式半肛FDD/TDD半双工FDD产装有理岸动在河至带刑三共雌volte蜜荐不强持LTE雷巧器害带内部也舁护带享鲁在豆率低万羽作谢15dB「二•二 7物加Mil时三5-1CW :,5-峭NB-IoT追求的是最低的成本，最长的续航时间，没有移动性、数据速率非常低，它比较适合于无移动性，小数据量，对时延不敏感，对成本很敏感，终端数量级大的应用，比如智能停车，智能灯杆，智能抄表等。为了满足更多的应用场景和市场需求， Re-14和后续版本将对NB-IoT进行了一系列增强技术，包括增加了定位和多播功能，提供更高的数据速率，在非锚点载波上进行寻呼和随机接入，增强连接态的移动性，支持更低 UE功率等级等。eMTCt持语音，传输速率较快，支持移动性，但模块成本相对较高，适合于可穿戴设备、健康监测、室内移动应用等。NB-IoT和eMTC部署方式对比NB-loTeMTCGuard

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

Bandlflj>kHzSpacingeMTC^LTE^taInB-and180kHzPSDbowlingMkHz53ndi11。neSpacingOdBPSDboostingeMTCStandaloneNB-IoT部署方式NB-IoT分为三种部署方式：独立部署(Standalone)、保护带部署(Guardband)和带内部署(In-band)。NB-IoTIn-bandGuard-bandStandaloneIn-bandGuard-bandStandalone独立部署适用于重耕GSM^段，GSM勺信道带宽为200KHz，这刚好为NB-IoT180KHz带宽辟出空间，且两边还有10KHz的保护间隔。保护带部署利用LTE边缘保护频带中未使用的 180KHz带宽的资源块。带内部署利用LTE载波中间的任何资源块。不过，在带内部署模式下，有些 PRRNB-IoT是不能占用的。eMTC^B署方式eMTCt持与LTE共同部署，也支持独立部署。主要采用LTE带内部署方式，支持TD/口FDD两种方式。eMTC^LTE在同一频段内协同工作，由基站统一进行资源分配，共用部分控制信道。因此，运营商可以在已有的 LTE频段内直接部署eMTC无需再分配单独的频谱。四NB-IoT和eMTCt!理层技术对比时频域结构对比NBToTeMTC即孙於用匾文将m黑睇官■分或一累蝌十R百的唯常例明i^WRMVNBdoTeMTC・NBToTeMTC即孙於用匾文将m黑睇官■分或一累蝌十R百的唯常例明i^WRMVNBdoTeMTC・枕错呼与GET・用弓曲怪长】OWMr*?^^研快段1CF仔M；•的个子懒我包含E彷随r咨个匐・包含6龙7个OFOY符号,WIMMC吩物洲ft®：懒虹P和如膜5*下行与Lit相网•上行*上行■15KH3，LRU(ResounctUritt)=8ms串1越标=IQrns，1吁校町1子检丁13$=£啦Tff号一工75KW，IRU(ResourceUnit)-32ms*工刑林*=40w=1=赖>1子像=4ns=2W»T时睡=7苻号NB-IoT下行：NB-IoT下行与LTE一致，采用正交频分多址(OFDMA技术，子载波间隔15kHz,时隙、子帧和无线帧长分别为0.5ms、1ms和10ms,包括每时隙的OFDM^号数和循环前缀(cyclicprefix)都是与LTE一样的。NB-IoT载波带宽为180KHz,相当于LTE一个PRB(PhysicalResourceBlock)的频宽，即12个子载波*15KHz/子载波二180KHz,这确保了下行与LTE的相容性。比如，在采用LTE载波带内部署时，可保持下行 NB-IoTPRB与其它LTEPRB的正交性。

上行：NB-IoT上行支持多频传输（multi-tone）和单频（single-tone）传输。NB-loT上行单频和寥频传输AULPSDISOKHz36times

/17dB75KHJMuHiple-ToneISKHzNxl5KHzULBWISOKHz36times

/17dB75KHJMuHiple-ToneISKHzNxl5KHzULBWLTENBIoTw.Flexible电之期序网时空LTE多频传输基于SC-FDMA子载波间隔为15kHz,0.5ms时隙，1ms子帧（与LTE一样）。单频传输子载波间隔可为15KHz以及3.75KHZ,其中15KHz与LTE一样，以保持两者在上行的相容性；其中当子载波为3.75KHz时，其帧结构中一个时隙为2ms长（包含7个符号），15KHz为3.75KHz的整数倍，所以对LTE系统有较小的干扰。eMTCeMTBLTE的演进功能，频域结构与LTE保持一致，在TDD及FDDLTE1.4M~20MHz系统带宽上都有定义，但无论在哪种带宽下工作， eMTC勺最大调度为6RB,3GPPt义将LTE系统宽带划分为一系列6个RB的窄带（NB）,eMTCl带划分方式如下图所示：

1.4X!fiKB5M,I5RH5M^5RU20M."LODKH1.4X!fiKB5M,I5RH5M^5RU20M."LODKHeMTC勺帧结构与LTE一致。4.2物理信道对比NB-IoT的物理信道下行：对于下行链路，NB-IoT定义了三种物理信道:①NPBCH窄带物理广播信道②NPDCCH窄带物理下行控制信道③NPDSCH窄带物理下行共享信道还定义了两种物理信号①NRS窄带参考信号②NPSS^NSSS主同步信号和辅同步信号与LTE不同，由于NB-IoT频率带宽最多只有1个PRB因此，这些下行物理信道间采用时分复用模式，也就是在不同的时间上轮流出现。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盘比:亡HM7 t fZrDC r咏UHHMt*▲NB-IoT下行物理信道和信号之间的时分复用如上图，NB-IoT子帧被分配给了不同的物理信道和信号，每一个 NB-IoT子帧在频域上是一个PRB（12个子载波），在时域上为 1msoNPBCHNPBCK道与LTE的PBCM同，广播周期640ms重复8次发送，如下图所示，终端接收若干个子帧信号进行解调。Ri」U山1 」LLU"・J111」［11■w11口11■」1口口【III］］；1iI」口卬」•LuU口।NPBCHi于每无线帧中的子帧#0,承载MIB-NB(NarrowbandMasterInformationBlock),其余系统信息如SIB1-NB等承载于NPDSCHKNPDCCHNPDCC携载上行和下行数据信道的调度信息，包括上行数据信道的 HARQ!认信息、寻呼LTE的LTE的PDCC附定使用子帧前几个符号,(NarrowbandControlChannelElementNPDCCHTPDCCH!另I」较大，使用的NCCE,窄带控制信道资源）频域上占 6个子载波。Standalone和Guardband模式下，可使用所有OFDM符号，In-Band模式下，错开LTE的控制符号位置。NPDCCHT2种format:?NPDCCHformat0的控制符号位置。NPDCCHT2种format:?NPDCCHformat0的聚合等级为1,占用NCCE域NCCE1?NPDCCHformat1的聚合等级为2,占用NCCE0F口NCCE1■NCCE1■NCCEO■NCCE1■NCCEQ■NCCE1■NCCEO■NCCE1■NCCEQ3Vl门门aIon 」凸（rihirdNPDCC最大重复次数可配,取值范围｛1,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024,2048｝。NPDSCHNPDSCH®域资源占12个子载波，Standalone和Guardband模式下，使用全部OFD照号。In-band模式时需错开LTE控制域的符号，由于SIB1-NB中指示控制域符号数，因此如果是SIB1-NB使用的NPDSCHF帧时，固定错开前3个符号。NPDSCH^制方式为QPSKMCS只有0~12。重复次数｛1,2,4,8,16,32,64,128,192,256,384,512,768,1024,1536,2048｝ 。NRSNRS（窄带参考信号），也称为导频信号，主要作用是下行信道质量测量估计，用于终端的相干检测和解调。在用于广播和下行专用信道时，所有下行子帧都要传输 NRS无论有无数据传送。

■LTECRS.LTEPDCCH■ PodOIINB^RSPodI工勃骁网时空NRSW承载NPBCHNPDCCH口NPDSCHj子帧中的信息承载符号时频复用，每天线端口每子帧使用8个RENPS的NSSSNPS丽NSSSffi于NB-IoT终端执行小区搜索，包括时间、频率同步和侦测 CellID。因为LTE的同步序列占用6个PRBNB-IoT不能占用这6个PRB为避免冲突，NB-IoT需要重新设计。NPSS^T每10ms无线帧中5号子帧（#5）,周期为10ms,使用每子帧中的最后11个OFD阐号（如下图）。

对于NB-IoT终端来讲，执行NPSS佥测是一项计算复杂的过程，有违于其设计简单化的目标，因此，NPSS的设计为短的ZC(Zadoff-Chu)序列。NSSS^T子帧#9,周期为20ms,仅出现于偶数帧，同样使用每子帧中的最后 11个OFDMl^号。NSSSNP'&Ch'L1 12subcarriersareusedonty m«v«nradiofrarr*NSSSNP'&Ch'L1 12subcarriersareusedonty m«v«nradiofrarr*二•:掰3刖时更NPS助NB-IoT终端提供时间和频率同步参考信号，与 LTE不同的是，NPSS^不携带任何小区信息，NSSS带有PCI。上行:对于上行链路，NB-IoT定义了两种物理信道:①NPUSCH窄带物理上行共享信道。②NPRACH窄带物理随机接入信道。还有DMRS上行解调参考信号。NPRACH由于LTE的PRACH言道带宽为1.08MHz,这远远高于NB-IoT上行带宽，因此需重新设计。和LTE的RandomAccessPreamble不同，NB-IoT的RandomAccessPreamble是单频传输,子载波间隔3.75kHz,占用1个子载波，有Preambleformat。和fomrat1两种格式，对应66.7us和266.7us两种CP长度，对应不同的小区半径。一次的RandomAccessPreamble传送包含四个SymbolGroup,组成1个NPRACH!道,个SymbolGroup包括5个Symbol和1个CP（如下图）。"th1甥％HAS匚”IJ,1当CP长度为66.67s(Format0) 时，小区覆盖半径达10公里。当CP长度为266.7s(Format1)，覆盖半径达40公里。为了扩展覆盖， NPRACK道可通过重复获得覆盖增强,重复次数可以是{1,2,4,8,16,32,64,128} 。NPUSCHNPUSC用来传送上行数据以及上行控制信息，上行子载波间隔有 3.75KHZ和15KHz两种,上行有两种传输方式：单载波传输(Singletone) 和多载波传输(Multi-tone),其中Singletone 的子载波带宽包括3.75KHz和15KHz两种，Multi-tone子载波间隔15KHz,支持3、6、12个子载波的传输。NPUSCHt义了两种格式：Format1和Format2。Format1为UL-SCH±的上行信道数据而设计，使用与LTE相同的Turbo码纠错，其资源块大小远低于LTE,不大于1000bits。Format2用于NPDSCH勺HAR所认信令，传送上行控制信息( UCI),使用重复码来纠错。映射到传输快的最小单元叫资源单元( RUresourceunit),它由NPUSCH&式和子载波空间决定。上行传输资源是以 RU(ResourceUnit)为单位进行分配的， Singletone和Mulit-tone的RU单位定义如下，调度 RU^可以为{1,2,3,4,5,6,8,10} ,在NPDCCHN0中指不'。有别于LTE系统中的资源分配的基本单位为子帧， NB-IoT根据子载波和时隙数目来作为资源分配的基本单位：NPUSCHformat子*波间隔子裁源间隔时长1Singletone3.75KHZ132ms15KHz18msMuftitone15KHz34ms62ms121ms2Smgietone3.75Khz18ms15KHz111一；卷趣可对于NPUSCHformat1,当子载波空间为3.75kHz时，只支持单频传输，一个 RU^频域上包含1个子载波，在时域上包含16个时隙，所以，一个RU的长度为32ms当子载波空间为15kHz时，支持单频传输和多频传输，一个 RU包含1个子载波和16个时隙，长度为8ms；当一个RU包含12个子载波时，则有2个时隙的时间长度，即1ms,此资源单位刚好是LTE系统中的一个子帧。资源单位的时间长度设计为 2的哥次方，是为了更有效的运用资源，避免产生资源空隙而造成资源浪费。对于NPUSCHformat2,RU总是由1个子载波和4个时隙组成，所以，当子载波空间为 3.75kHz时，一个RU时长为8ms；当子载波空间为15kHz时，一个RU时长为2ms。NPUSC屎用低阶调制编码方式 MCS0'11,重复次数为{1,2,4,8,16,32,64,128}DMRSDMRS!于信道估计。NPUSCHFormat1格式与LTEPUSCH寸隙结构相同，每时隙7个OFDM符号，中间一个符号作为DMRSFormat2格式同样为每时隙7个OFD峭号，但将中间3个符号用作DMRSeMTC勺物理信道eMTC勺子帧Z^勾与LTE相同，与LTE相比，eMTCF彳亍PSS/SSS及CRS^LTE一致，同时取消了PCFICHPHICH信道，兼容LTEPBCH增力口重复发送以增强覆盖， MPDCCH于LTE的EPDCC段计，支持重复发送， PDSCHI用跨子帧调度。上行PRACHPUSCHPUCC由现有LTE结构类似。eMTCt多可定义4个覆盖等级，每个覆盖等级PRACHT配置不同的重复次数。eMTC艮据重复次数的不同，分为ModeA及ModeB,ModeA无重复或重复次数较少，ModeB重复次数较多。LTE-M

CHANNELREPETITIONSREPETITIONSMODEBLTE-M

CHANNELREPETITIONSREPETITIONSPSS/SSS11PBCH1*5MPDCCH16*256PD5CH322048PUSCH322048PUCCH832PRACH32*128*Practicalvalues▲eMTC的不同彳t道在ModeA和ModeB下的最大重传次数下行:PBCHeMTCPBCHg全兼容LTEeMTCPBCHg全兼容LTE系统，周期为40ms支持eMTC的小区有字段指示。采用重复发送增强覆盖，每次最多传输重复 5次发送。MPDCCHMPDCCHMTCPhysicalDownli