第4章 NB-IoT物理层

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NB-IOT物理层原理及测试

NB-IOT原理及测试ıNB-IOT技术背景ıNB-IOT标准化过程ıNB-IOT布网模式及双工方式ıNB-IOT无线帧结构和下行物理信道ıNB-IOT无线帧结构和上行物理信道ıNB-IOT应对物联网海量接入和低功耗机制ıNB-IOT测试ıNB-IOT技术背景ıNB-IOT标准化过程ıNB-IOT布网模式及双工方式ıNB-IOT无线帧结构和下行物理信道ıNB-IOT无线帧结构和上行物理信道ıNB-IOT应对物联网海量接入和低功耗机制ıNB-IOT测试IOT市场趋势IOT主要无线技术NB-IOT需求背景CIOT市场NB-IOT技术优势NB-IOT技术优点内容ıNB-IOT技术背景ıNB-IOT标准化过程ıNB-IOT布网模式及双工方式ıNB-IOT无线帧结构和下行物理信道ıNB-IOT无线帧结构和上行物理信道ıNB-IOT应对物联网海量接入和低功耗机制ıNB-IOT测试3GPP主要IOT技术参数对比NB-IOT vs. eMTCıeMTC can only be deployed within LTE system, while NB-IoT has more flexibility as it can be deployed in-band, guard band and standalone.ıNB-IoT can support up to 200k devices per cell per 200kHzıNB-IoT uplink transmission (3.75kHz, 15kHz) is much more efficient than eMTC wideband uplink transmissionıNB-IoT has about 6.3dB better coverage than eMTC内容ıNB-IOT技术背景ıNB-IOT标准化过程ıNB-IOT布网模式及双工方式ıNB-IOT无线帧结构和下行物理信道ıNB-IOT无线帧结构和上行物理信道ıNB-IOT应对物联网海量接入和低功耗机制ıNB-IOT测试NB-IOT系统带宽NB-IOT部署模式NB-IOT多载波模式NB-IOT 100kHz raster offset for in-band例如对于10MHz带宽的LTE，NB-IOT既不能占用同步和广播信道所在的PRB，又要满足100kHz raster要求，因此其带内NB-IOT只能位于4, 9, 14, 19, 30, 35, 40, 45号PRB，而且要做2.5kHz offsetNB-IOT raster offset indicated by NB-MIB PRB indexing for NB-IoT in-band operationıPRB indexing offset is from the middle of the LTE system ı5 bits are used to indicate the index as given in the tableNB-IOT双工模式ı只支持half-duplex FDD type BNB-IOT双工方式的优点ı降低了终端成本和功耗内容ıNB-IOT技术背景ıNB-IOT标准化过程ıNB-IOT布网模式及双工方式ıNB-IOT无线帧结构和下行物理信道ıNB-IOT无线帧结构和上行物理信道ıNB-IOT应对物联网海量接入和低功耗机制ıNB-IOT测试NB-IOT Downlink OFDM参数ı下行基于OFDMAıFF点数=128ı基带采样速率1.92MHzı子载波间距15kHzı有效带宽180kHz=1PRBıCP length=10/9 samplesNB-IOT时隙结构和RE资源ı只支持kHz∆f15=NB-IOT Downlink 基带信号()()⎣⎦⎡⎤∑--=-∆+⋅=-12/2/)2/1(2)(,)(RB sc RB sc s ,CP )(N N k T N t f k j p l k p l l e a t s π()()⎣⎦()⎡⎤∑∑=-∆--=-∆⋅+⋅=+-2/12)(,12/2)(,)(RB sc DL RB s ,CP )(RB sc DL RB s ,CP )(N N k T N t f k j p l k N N k T N t f k j p l k p l l l eae a t s ππNB-IOT Downlink 基带信号：LTE Downlink 基带信号：NB-IOT 和LTE 基带信号差别：NB-IOT 下行基带使用了DC 载波并且具有频域具有半载波频移以降低射频链路直流泄露的影响，与LTE 的上行基带处理方式类似NB-IOT物理信道NB-IOT下行物理信道和物理信号NB-IoT: Broadcasting of System InformationıMaster information broadcast and system information broadcast are supported for NB-IoT ıOperations:-In-Band : SIB for resource management required (coexistence with LTE Band)-Standalone / Guard Mode : No need for resource management (static scheduling)ıIt contains information required to acquire SIB1ı(TBS, repetitions, like eMTC schedulingInfoSIB1-NB)ı1 bit for indicating access barring (AB) activation/deactivationıAdded systemInfoValueTag(indicates changes of SIB1 or SI messages,ı24hrs after last successful validation, system information is declared invalid)ıThe 4 most significant bits of NB-IoT SFN are indicated in NB-MIBı4 bits are used to indicate NB-SIB1 scheduling information in NB-MIBıThe number of NB-RS ports (1 or 2) is indicated by NB-PBCH CRC masking ı(all 0’s for 1 port, and all 1’s for 2 ports, as in the current spec for LTE CRS)ıThe number of LTE CRS ports is indicated by NB-MIBıRaster offsetıThe deployment mode is indicated by NB-MIB: 2 bits indicating:00: In-band mode when the same PCI indicator is true01: In-band mode when the same PCI indicator is false10: Guard band mode11: Stand-alone modeLTE PBCH TTI为40ms，频域占用中心72个子载波，时域为Slot1的前4个符号NB-IoT: System Information Block Type 1ıSIB1-NBCell access/selection, other SIB schedulingControl region size (no PCFICH) for in-band case (guard band and standalone =0)NPDCCHıA narrowband physical control channel is transmitted on an aggregation of one or two consecutive narrowband control channel elements (NCCEs), where a narrowband control channel element corresponds to 6 consecutive subcarriers in a subframe where NCCE 0 occupies subcarriers 0 through 5 and NCCE 1 occupies subcarriers 6 through 11. The NPDCCH supports multiple formats as listed in Table 10.2.5.1-1. For NPDCCH format 1, both NCCEs belong to the same subframe.ıOne or two NPDCCHs can be transmitted in a subframe.ıIn LTE 1*CCE=9*REG=36*RENB-IOT NPDSCHıThere are two NB-IoT downlink transmission schemes defined in all operation modes:• Single antenna port (port 0)• Two antenna ports (ports 0 and 1), using transmit diversity, i.e. SFBCıSame transmission scheme is applied to NPDCCH, NPBCH, and NPDSCHNB-IoT: NPSS()()()10,...,1,0,111=⋅=+-nelSn dn un jl π()()13,...,3SSNB-IoT: NSSSNRSNB-IOT Downlink物理信道配置内容ıNB-IOT技术背景ıNB-IOT标准化过程ıNB-IOT布网模式及双工方式ıNB-IOT无线帧结构和下行物理信道ıNB-IOT无线帧结构和上行物理信道ıNB-IOT应对物联网海量接入和低功耗机制ıNB-IOT测试NB-IOT UplinkNB-IOT uplink support Single-Tone and Multi-Tone and UE must report its abilityıSingle-Tone•Include 3.75kHz and 15kHz bandwidth•A cyclic prefix is inserted•Frequency domain Sinc pulse shaping in the physical layer description•Better coverage 、coverage and power consumption•Enables extreme low cost IoT terminals to compete with non-cellular devices•Enable faster time to market.•Not only cellular industry, low cost chip vendors are interested in building ST only chips.ıMulti-Tone•SC-FDMA•Higher peak rate•Additional mechanisms for PAPR reduction FFS•Based on SC-FDMA with the same 15 kHz subcarrier spacing, 0.5 ms slot, and 1 ms subframe as LTENB-IOT Single-ToneWithin ST Flexible bandwidth of 3.75kHz and 15kHz adaptive to different scenarios ı3.75kHz:•provides better coverage with relaxed timing requirements due to longer CP length •better capacity for large cell PRACH and PUSCH links•lower power consumptionı15kHz:•better coexist with legacy LTE linksNB-IOT uplink Slot structure and physical resourcesSC-FDMA symbolsOne uplink slotsubcarriersResource element kHz15=∆f{}19,...,1,0s∈nkHz75.3=∆f{}4,...,1,0s∈nA single antenna port is used for all uplink transmissions.NB-IOT uplink Resource unitıResource units are used to describe the mapping of the NPUSCH to resource elements.ıNPUSCH can be mapped to one or more than one resource unitsıThe narrowband physical uplink shared channel supports two formats: NPUSCH format 1, used to carry the UL-SCHNPUSCH format 2, used to carry uplink control informationNB-IOT uplink 物理信道NB-IOT Demodulation reference signalNB-IOT 下行基带信号生成()()()⎣⎦2RB sc)(212,,s ,CP ,)(N k kee a t s T N tf k j j l k l k l lk +=⋅⋅=--∆+-πϕ1RU sc=N 1RU sc>N ()()()⎣⎦⎡⎤∑--=-∆+⋅=-12/2/212)(,)(RB sc UL RB RB sc UL RB s ,CP )(N N N N k T N t f k j p lk p ll ea t s π。

NB IoT技术原理

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Downlink (DL) operating band 下行频率范围
2110 MHz – 2170 MHz 1930 MHz – 1990 MHz 1805 MHz – 1880 MHz
869 MHz – 894MHz 925 MHz – 960 MHz 729 MHz – 746 MHz 746 MHz – 756 MHz 734 MHz – 746 MHz 860 MHz – 875 MHz 875 MHz – 890 MHz 791 MHz – 821 MHz 859 MHz – 894 MHz 758 MHz – 803 MHz 2110 MHz – 2200 MHz
• UP模式和传统LTE系统架构类似，用户数据必须通过用户面承载来发送。
• 考虑到在用户面承载建立/释放过程中的信令开销，对NB-IoT小数据包业务来说，显得效率很低。
• 因此UP模式增加了一个新的重要流程，RRC连接挂起和恢复流程。即UE在无数据传输时，RRC连接并不直接释放，而是eNB缓存UE的AS
带宽增益
GSM/LTE
内部公开▲
下行PSD 增益 =10log (发射功率 A/带宽 A) /(发射功率 B/带宽 B)
NB-IoT 200KHz
重复
重复增益=10 log 重复次数
9~12dB 增益
下行 8 次重复上行16次重复
上行4R接收
7
站间UL CoMP
3dB 增益(vs 2R)
GSM 1T2R NB-IoT 1T2R NB-IoT 2T4R
自动上报智能水气电表, 20到200字节之 50% 的上行 1 天 (40%),
(MAR)
智能农业，
间。
数据的 ACK为 2 小时(40%),

nb-iot工作原理

nb-iot工作原理NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种物联网通信技术，也是3GPP标准的一部分。

它采用了窄带通信技术，旨在为物联网设备提供低功耗、广覆盖和大容量的连接。

NB-IoT的工作原理可以分为无线接入、数据传输和网络控制三个主要部分。

一、无线接入NB-IoT采用了窄带信道，即带宽较窄的信道，以增加信道的容量和覆盖范围。

在无线接入环节中，有以下几个关键步骤：1. 设备查找：NB-IoT设备首先需要搜索网络以找到运营商的NB-IoT网络。

通过扫描不同频段和带宽，设备能够检测到NB-IoT网络的存在。

2. 设备接入：一旦设备找到了NB-IoT网络，它将与基站建立连接。

这一过程包括设备发送接入请求，基站进行认证和授权，并为设备分配一个唯一的标识符。

3. 设备接收：一旦设备成功接入网络，它可以开始接收来自基站的指令和数据。

二、数据传输NB-IoT使用了窄带技术，因此它的数据传输速率相对较慢，但比较适合低功耗的物联网设备。

数据传输的过程如下：1. 设备发送：物联网设备将传感器数据、监控信息等发送给基站。

数据可以通过在时隙中发送脉冲或连续传输来完成。

2. 基站接收：接收数据的基站会通过接收信号、解调和解密来从设备中接收数据。

3. 数据转发：基站会对接收到的数据进行处理和整理，并将数据转发给物联网应用服务器。

转发的方式可以是通过有线或无线连接。

三、网络控制NB-IoT的网络控制可以通过以下几个方面来实现：1. 信道管理：NB-IoT网络会对信道资源进行管理和分配，以确保网络资源的有效利用和设备之间的互不干扰。

2. 数据安全：NB-IoT使用了加密和认证技术来确保数据安全。

设备和基站之间的通信会进行加密，以防止数据泄露或篡改。

3. 设备管理：NB-IoT网络对设备进行管理，包括注册、验证、固件更新等功能。

这样可以保证网络的正常运行，并对设备进行维护和管理。

总结起来，NB-IoT的工作原理主要包括无线接入、数据传输和网络控制三个部分。

NB-IoT技术--物理层简介

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NPSS/SSS 序列 NPSS序列
dl
n
S
l
e
j
unn1
11
,
S 3,..., S 13
1 1 1 1 -1 -1 1
内部公开▲
n 0,1,...,10
1 1 -1 1
NSSS序列
d n bq
m e e j 2 f n
j unn1
131
n 0,1,...,131
频率循环移位，和帧号相关，四种间隔确定80ms
f 边界
n n mod131
m n mod128
bq
(n)
Hadamard
128128 sq
(mod(n,128)),
q
0,1,
2,
3
s0 0, s1 31, s2 63, s3 127
使用4条132长的Hadamard序列作为扰码序列， PCID 与 ZC序列的根索引和扰码序列索引的组合对应
•NRS天线端口数量2 •NRS的EPRE比普通RE （NPBCH/NPDSCH/NPDCCH）高3dB
•在In-band 且相同PCI情况下，
•LTE CRS也用于NB-IoT终端下行解调和测量 •默认LTE CRS和NRS天线端口数量相同 •通过SIB消息中的nrs-CRS-PowerOffset-r13 字段通知UE {-6, -4.77, -3, -1.77, 0, 1, 1.23, 2, 3, 4, 4.23, 5, 6, 7, 8, 9} dB. 如果没有信令通知UE，默认LTE和NB-IoT功率相等。
NB-IoT Y Y NRS（Cellspecific）
PCFICH N PHICH N PDCCH Y PDSCH Y

nb—lot的技术原理

nb—lot的技术原理NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种窄带物联网技术，为低功耗、低成本、广覆盖的物联网设备提供连接。

NB-IoT的技术原理主要包括物理层、MAC层和RRC层。

1.物理层：NB-IoT采用GSM频段的窄带信号传输，使用窄带传输技术（Narrowband Transmission Technology），使得设备能够以较低的功耗实现远距离传输。

其主要技术特点包括：-仅使用180kHz的带宽，适用于频段的重复利用，提高频谱的利用效率。

-采用单发单收的半双工通信方式，能够进一步减少功耗。

-采用低复杂度的调制技术，提高信号的传输可靠性。

-支持多种调制方式（例如，QPSK、16QAM、64QAM），根据不同场景的需求选择适合的调制方式。

2.MAC层：NB-IoT的MAC层（Medium Access Control）主要负责控制物理层资源的分配和数据的调度，以提供高效的传输服务。

其主要技术特点包括：-支持突发传输，根据设备的需求，分配不同的资源。

- 引入了CE（Control Element）机制，用于传输控制信息，提高数据的传输效率。

- 引入了PDCCH（Physical Downlink Control Channel）和PDSCH （Physical Downlink Shared Channel）通道，分别用于控制信息和用户数据的传输。

-利用调度算法和资源共享策略，提高网络容量和覆盖范围。

3.RRC层：NB-IoT的RRC层（Radio Resource Control）主要负责设备的注册、连接和状态控制，以及设备与网络之间的信令交互。

其主要技术特点包括：-支持设备的漫游和重选，实现设备在不同基站间的切换和服务的连续性。

-支持周期性的网络监测，以保持设备与网络的连接。

-引入低功耗模式，使得设备在空闲状态下功耗更低。

- 引入Paging机制，通过基站向设备发送Paging消息来激活设备，降低设备的功耗。

nb-iot ntn物理层上下行峰值速率计算公式

nb-iot ntn物理层上下行峰值速率计算公式NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种低功耗、广覆盖、连接稳定的物联网技术，它的应用范围涵盖了智能家居、智能城市、智能农业等多个领域。

而NTN（Narrowband Transmission Network）则是NB-IoT物理层上下行峰值速率计算的关键。

在NB-IoT中，峰值速率计算公式是用于估算一个物理层链路的最高峰值速率。

在计算过程中，需要考虑到信道带宽、码率、调制方式等一系列因素。

这些因素直接影响着NB-IoT网络的性能和覆盖范围。

在实际应用中，NB-IoT的上行和下行峰值速率计算公式是十分关键的。

在网络规划和优化过程中，工程师需要准确计算出这些峰值速率，以保证网络的稳定性和高效性。

NTN的物理层上下行峰值速率计算公式主要涉及到以下几个方面：1. 信道带宽在NB-IoT中，信道带宽是一个决定性因素。

信道带宽越大，传输的信息量就越大，速率也就越高。

在计算峰值速率时，需要考虑到所使用的信道带宽，一般而言，其数值在180kHz到250kHz之间。

2. 码率码率是指单位时间内传输的比特数，通常用单位时间内的比特数来表示。

在NB-IoT中，常用的调制方式包括GMSK、QPSK等，这些调制方式对应着不同的码率，影响着峰值速率的计算。

3. 调制方式调制方式也是影响NB-IoT峰值速率计算的重要因素之一。

不同的调制方式对应着不同的数据传输效率，因此在计算峰值速率时，需要对不同的调制方式进行考量。

通过上述因素的综合考虑，可以得出NB-IoT的物理层上下行峰值速率计算公式：峰值速率 = 信道带宽 x log2(1 + S/N) x C其中，S/N代表信噪比，是衡量信号质量的重要参数之一；C代表码率。

通过这个公式，我们可以清晰计算出物理层链路的最高峰值速率，为NB-IoT网络的规划和优化提供了重要的参考依据。

总结回顾通过本文的讨论，我们深入探讨了NB-IoT的物理层上下行峰值速率计算公式。

【NB-IoT_物联网】_NB-IoT上行物理层技术-

NB-IoT 上行物理层技术相比LTE 的上行物理信道，NB-IoT 的上行物理信道可谓简化了很多，因此一些流程机制也改变很多。

由于不需要在上行信道中传输CSI 或者SR，因此在上行信道结构设计中也不需要专门保留上行控制共享信道。

NB-IoT 上行信道包含两种物理信道，一个是窄带物理上行共享信道（NPUSCH），另外一个是窄带物理随机接入信道（NPRACH），控制信息可以通过NPUSCH 复用传输，这意味着NPUSCH 不仅承载上行数据业务，同时也肩负了类似 LTE 中PUCCH 承载一些上行反馈信息的功能。

另外，由于没有了上行资源调度的概念，同时为了简化帧结构，作为全频段信道估计用的Sounding Reference Signal(SRS)也被省略掉了，上行物理信号只保留了窄带解调参考信号，这样不仅简化了物理层流程，同时也将有限的带宽资源尽可能预留给了数据传输。

NPUSCH（Narrowband Physical uplink shared channel）上行传输有两种模式，一种是single-tone,另一种是 multi-tone。

对于 single-tone 传输模式，可以有两种子载波间隔 3.75kHz 和 15kHz，资源块在这里并没有定义，这意味着并不以资源块作为基本调度单位。

如果子载波间隔是 15kHz,那么上行包含连续12 个子载波，如果子载波间隔是 3.75kHz，那么上行包含连续 48 个子载波。

我们知道，对于通过OFDM 调制的数据信道，如果在同样的带宽下，子载波间隔越小，相干带宽越大，那么数据传输抗多径干扰的效果越好，数据传输的效率更高，当然，考虑到通过IFFT 的计算效率，子载波也不能设置的无限小。

同时，也要考虑与周围LTE 大网的频带兼容性，选取更小的子载波也需要考虑与 15kHz 的兼容性。

当上行采取 single tone 3.75kHz 模式传输数据时，物理层帧结构最小单位为基本时长 2ms 时隙，该时隙与FDD LTE 子帧保持对齐。

nb-iot原理

nb-iot原理NB-IoT（Narrowband-Internet of Things，窄带物联网）是一种低成本、低功耗、广覆盖、高可靠的无线通信技术。

其特点是可以支持低码率设备的连接，同时具有延长设备电池寿命、提高网络容量和网络效率的优势。

NB-IoT适用于各种物联网应用场景，如智能家居、智能城市、智能驾驶、智慧农业等。

NB-IoT的原理主要包括物理层、MAC层、网络层和应用层等方面。

其中，物理层主要负责无线信号的传输和接收，MAC层控制和管理物理层的无线信号流程，网络层负责数据传输的路径选择和管理，应用层实现物联网设备的接入、数据交换和控制等功能。

在物理层，NB-IoT采用窄带调制技术，即将整个信道分成多个子信道，每个子信道的带宽只有180kHz，这使得NB-IoT在能量利用效率上比其他调制技术有更高的优势。

同时，NB-IoT还支持多路径传输和多入多出技术，可以降低信号的衰减和信号干扰，从而提高信号传输的可靠性和鲁棒性。

在MAC层，NB-IoT采用三种控制方式，即物理信道、逻辑信道和RRC（Radio Resource Control）信令控制。

物理信道控制和逻辑信道控制主要实现无线信号的接收和传输，在这两种控制方式下，NB-IoT使用动态调整信号的功率和带宽两个参数来优化信道的传输效率。

而RRC信令控制主要负责NB-IoT设备的连接和断开，以及无线信号安全性的维护。

在网络层，NB-IoT使用IPv6协议作为网络层协议，支持端到端的连接和数据传输。

同时，NB-IoT还使用了LTE-M的核心网结构，可以实现快速的上下文交换和控制通道传输。

在应用层，NB-IoT支持多种应用接口和协议，如CoAP、MQTT、HTTP等，可以满足不同物联网应用的需求。

通过应用层，NB-IoT可以实现物联网设备和云平台之间的连接，从而完成数据的交换、设备的控制和管理等任务。

总之，NB-IoT是一种窄带物联网通信技术，其原理主要包括物理层、MAC层、网络层和应用层等方面。

【NB-IoT_物联网】_NB-IoT下行物理层技术-

NB-IoT下行物理层技术蜂窝式物联网技术大体分为两种，一种是NB-IoT技术，一种是非NB-IoT技术（例如eMTC等），这两种技术在物理层架构，协议标准上有所区别。

NB-IoT技术提供了一种低功耗的网络接入方式。

目前NB-IoT协议只支持FDD（频分双工）工作模式，载波带宽180kHz，相当于LTE网络的一个PRB的带宽，子载波间隔可以是3.75kHz或者15kHz。

NB-IoT与Rel-8定义的LTE网络技术，UE是相对独立的，像跨系统移动性，切换，测量报告，GBR，载波聚合，双连接，CSFB回落，物物通信等技术功能在NB-IoT是不支持的。

NB-IoT与LTE大网之间的共存模式有三种，分别是In-band(带内),Guard-band（保护带）,Standalone（独立）。

这也意味着NB-IoT如何组网，采取带内组网方式部署较容易，同厂家升级较快，但是对于LTE网内的资源调度会有一定影响。

保护带组网方式相比带内频率效率更高，但是需要考虑和大网的干扰共存。

独立组网方式与LTE大网可以完全分开，独立运维，但是需要额外的FDD频谱资源。

UE通过小区同步，解读MIB-NB系统消息可以得知组网的模式。

NRS（Narrowband Reference Signal）如同LTE的CRS，窄带参考信号也是NB-IoT里面重要的物理层信号，作为信道估计与网络覆盖评估的重要参考依据。

在UE没有解读到MIB-NB里面的o p e r a t i o n M o d e I n f o字段时，UE默认NRS窄带参考信号分别在子帧0,4和9（不包含NSSS）上进行传输。

当UE解码MIB-NB中的o p e r a t i o n M o d e I n f o 字段指示为g u a r d b a n d或者s t a n d a l o n e模式后，在UE进一步解码SIB1-NB前，UE默认NRS在子帧0,1,3,4和9（不包含NSSS）上进行传输。

NB-IoT怎么通信？nbiot通信原理、流程及优劣势详解

NB-IoT怎么通信？nbiot通信原理、流程及优劣势详解本文将介绍NB-IoT（NarrowBandInternetofThings）的基本原理和通信流程，并阐述其在实际应用中的优势和限制。

一、NB-IoT通信基本原理NB-IoT是一种基于LTE网络的物联网通信技术，它使用1.4MHz的带宽，能够支持大量的低功耗设备。

NB-IoT的物理层使用LTE的空中接口，包括OFDM、MIMO和256QAM等技术，能够提供更高的数据传输速率和更低的误码率。

NB-IoT的协议层基于LTE协议栈，包括PDCP、RLC、MAC和PHY等层。

NB-IoT的协议层还支持设备之间的双向通信，并能够支持大量的并发连接。

二、NB-IoT通信流程NB-IoT通信流程包括设备注册、设备连接和数据传输等步骤。

1.设备注册设备注册是NB-IoT通信的第一步。

当设备启动时，它会向网络发起注册请求，网络会为该设备分配一个唯一的ID。

设备注册的过程包括寻呼接收、随机访问和注册确认等步骤。

2.设备连接设备连接是NB-IoT通信的第二步。

当设备需要与网络进行数据传输时，它会发起连接请求，网络会为该设备分配一个EPS承载和NAS承载。

设备连接的过程包括建立随机访问、建立无线承载、建立EPS承载和建立NAS承载等步骤。

3.数据传输数据传输是NB-IoT通信的第三步。

当设备与网络建立连接后，就可以进行数据传输了。

数据传输的过程包括PDCP层的数据压缩、RLC层的分段和ARQ协议的重传等步骤。

三、NB-IoT在实际应用中的优势和限制NB-IoT在实际应用中有以下优势：1.低功耗：NB-IoT使用窄带技术和低速率协议，能够大幅降低设备的能耗。

2.大容量：NB-IoT支持大量的并发连接，能够满足大规模物联网通信的需求。

3.覆盖范围广：NB-IoT窄带传输技术使用LTE网络进行通信，能够实现广覆盖和高覆盖率。

然而，NB-IoT通信技术在实际应用中也存在以下限制：1.移动速度较慢：由于NB-IoT使用窄带技术和低速率协议，设备的移动速度受到限制。

nb-iot技术物理层技术原理

nb-iot技术物理层技术原理NB-IoT技术是一种低功耗广域物联网技术，其物理层技术原理是实现NB-IoT通信的基础。

本文将从NB-IoT的调制方式、帧结构和信道编码等方面介绍其物理层技术原理。

NB-IoT采用了窄带调制方式进行通信。

窄带调制技术通过将信号的带宽限制在较窄的频率范围内，可以提高信号的抗干扰能力，并降低功耗。

NB-IoT使用的窄带调制方式有三种，分别是GMSK、π/4-DQPSK和16QAM。

其中，GMSK调制方式适用于较低的数据速率，π/4-DQPSK适用于中等数据速率，而16QAM适用于较高数据速率。

NB-IoT的帧结构也是实现通信的关键。

NB-IoT的帧结构采用了循环前缀（CP）和正交频分多址（OFDMA）技术。

循环前缀是在每个OFDM符号的前面添加一段重复的前缀，用于消除多径传播引起的符号间干扰。

而正交频分多址技术则允许多个终端设备在同一个频带上同时传输数据，通过将频带划分为多个子载波，并为每个子载波分配不同的用户，实现多用户间的并行传输。

NB-IoT还采用了多种信道编码技术来提高通信可靠性。

其中，NB-IoT使用的信道编码方式有循环冗余校验（CRC）、卷积码和Turbo 码。

CRC用于检测和纠正数据传输过程中的错误，可以提高数据的可靠性。

卷积码和Turbo码则通过对数据进行编码和解码，可以提高数据的容错性和抗干扰能力。

NB-IoT还引入了新的调度方式和功率控制策略，以适应物联网应用的特点。

NB-IoT采用了随机接入方式，终端设备可以通过随机接入信道发送短数据包，从而降低功耗和接入时延。

而功率控制策略则根据终端设备与基站之间的信道质量，动态调整终端设备的发送功率，以提高系统的覆盖范围和能耗效率。

NB-IoT的物理层技术原理包括窄带调制方式、帧结构和信道编码等方面。

通过这些技术手段，NB-IoT可以实现低功耗、广域覆盖和可靠通信，适用于各种物联网应用场景。

随着NB-IoT技术的不断发展和完善，相信其在物联网领域将会发挥越来越重要的作用。

nbiot 物理层数据处理流程

nbiot 物理层数据处理流程NB-IoT（Narrowband Internet of Things）是一种低功耗广域物联网技术，为物联网设备提供了低功耗、低成本、广覆盖、大连接密度等特性。

在NB-IoT系统中，物理层起着关键作用，负责物理信号的生成、调制、解调和解码等过程。

本文将详细介绍NB-IoT 物理层的数据处理流程。

一、物理层数据处理流程概述NB-IoT物理层数据处理流程主要包括物理信号的生成与调制、物理信号的接收与解调、解码与信道估计等步骤。

具体流程如下：1. 物理信号的生成与调制物理信号的生成是指通过调制技术将数字信号转换为模拟信号。

NB-IoT采用了多址正交频分复用（OFDMA）技术，将不同用户的数据流分配到不同的子载波上进行传输。

在物理信号的生成过程中，首先将数据流分割为小块，然后对每个小块进行前向纠错编码、调制和映射等处理，最终生成复杂的正交信号。

2. 物理信号的接收与解调物理信号的接收与解调是指将接收到的模拟信号转换为数字信号，并提取出所需的信息。

在接收端，首先进行射频前端的滤波、放大和混频等处理，然后经过采样和量化，将模拟信号转换为数字信号。

接着对接收到的信号进行频偏估计和补偿，以消除信号传输中的频偏影响。

最后进行正交解调和解映射等操作，得到接收到的原始数据流。

3. 解码与信道估计解码是指对接收到的原始数据流进行解码恢复，将编码前的数据恢复出来。

NB-IoT采用了LDPC（Low Density Parity Check）编码和Turbo编码等纠错编码技术，通过进行迭代解码，将接收到的原始数据进行纠错和恢复。

同时，还需要进行信道估计，以估计信道的衰落和噪声等参数，为解码过程提供准确的信息。

二、物理层数据处理流程详解1. 物理信号的生成与调制物理信号的生成与调制是NB-IoT物理层数据处理流程的第一步。

在这一步骤中，首先将数据流按照一定的分段方式进行分割，每个小块的长度通常为一个OFDM符号的长度。

NB-IoT技术--物理层简介

内部公开▲
One radio frame, Tf = 307200Ts = 10 ms One slot, Tslot = 15360Ts = 0.5 ms
#0
#1
#2
#3
One subframe
5
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#18
#19
NB-IoT下行物理信道汇总
PSS/SSS Βιβλιοθήκη BCH RS2个31长度m序列和PN序列组成
确定
N (1) ID
0-503，由NSSS指示
由ZC root index and a binary scrambling sequence得到
NSSS通过4个时域循环偏移值得到80ms边界
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NPSS/SSS 时频域资源映射
In-band 模式，LTE 4 天线端口
内部公开▲
In-band 模式下 NB-IoT PSS/SSS根据LTE天线端口数来避开LTE CRS
Stand-alone 和Guard band模式下无需避开LTE CRS
其它信道要使用5, 9子帧（偶数帧）发送的全部推迟
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6
NRS
内部公开▲
•三种操作模式下: •Stand-alone，In-band，Guard Band 都支持NRS。
•NRS用于物理下行信道解调，RSRP/RSRQ测量。 •支持1或者2天线端口，映射到Slot的最后两个OFDM符号。 •NRS在频域与LTE CRS相同频率偏移：V-shift = PCID mod 6。

NB-IoT详细解读

NB-IoT详细解读..一、为什么NB—IoT会出现？据预测,2016年全球将会使用64亿个物联网设备每天将有550万个设备连网, 而“万物互联”实现的基础之一在于数据的传输, 不同的物联网业务对数据传输能力和实时性都有着不同要求。

根据传输速率的不同, 可将物联网业务进行高、中、低速的区分..高速率业务:主要使用3G、4G技术, 例如车载物联网设备和监控摄像头.对应的业务特点要求实时的数据传输..中等速率业务:主要使用GPRS技术,例如居民小区或超市的储物柜, 使用频率高但并非实时使用,对网络传输速度的要求远不及高速率业务..低速率业务: 业界将低速率业务市场归纳为LPWAN（work）市场, 即低功耗广域网。

目前还没有对应的蜂窝技术,多数情况下通过GPRS技术勉力支撑, 从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题.也就是说目前低速率业务市场急需开拓, 而低速率业务市场其实是最大的市场, 如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器, 此类设备在生活中出现的频次很低,但汇集起来总数却很可观, 这些数据的收集用于各类用途,比如改善城市设备的配置等等.而NB-IoT就是一种新的窄带蜂窝通信LPWAN(低功耗广域网)技术, 可以帮助我们解决这个问题.二、NB-IoT的优势是什么.作为一项应用于低速率业务中的技术, NB—IoT的优势不难想象.强链接: 在同一基站的情况下, NB—IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。

一个扇区能够支持10万个连接, 支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构.举例来说, 受限于带宽,运营商给家庭中每个路由器仅开放8—16个接入口, 而一个家庭中往往有多部手机、笔记本、平板电脑, 未来要想实现全屋智能、上百种传感设备需要联网就成了一个棘手的难题。

而NB-IoT足以轻松满足未来智慧家庭中大量设备联网需求.高覆盖:NB-IoT室内覆盖能力强, 比LTE提升20dB增益, 相当于提升了100倍覆盖区域能力.不仅可以满足农村这样的广覆盖需求, 对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。

NB-IoT物理层下行链路通信技术解析

0 引言NB-IoT技术作为万物互联网络的一个重要分支，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网（LPWAN）。

NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高的设备高效连接，有些NB-IoT设备电池寿命甚至可以提高至少 10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

物理层作为无线通信技术的支撑性底层对通信性能有着至关重要的作用，可以看到几乎所有实现通信系统跨代的技术革命创新基本上都发生在物理层上。

本文通过 NB-IoT频率部署、下行传输方案、下行链路帧结构和下行物理信道等几个方面解析NB-IoT物理层下行链路通信技术，以及对 LTE通信技术进行比较，能够让读者对 NB-IoT物理层下行链路有更多的了解。

1 关于PRB的介绍RB（Resource Block），用于描述某些物理信道到资源元素的映射，它有两个概念：VRB（Vitural Resource Block）与PRB（Physical Resource Block）。

在LTE中，mac层分配资源时，按照 VRB进行分配，VRB映射到PRB上。

PRB即物理资源块，在时域中被定义为个连续的OFDM符号；以LTE为例，在频域中被定义为个子载波（与的值见表1）。

因此，一个物理资源块可以被理解为由×个资源元素组成，对应时域上的一个时隙或是频域上180kHz。

表1 与的值注：由表1可看出，一个时隙中OFDM符号的数量取决于循环前缀长度和子载波间隔。

2 N B-IoT频率部署方案对于频带，使用与LTE相同的频段。

如表2所示。

表2 工作频带NB-IoT占用180 kHz的频带资源，对应LTE传输中的一个资源块。

NB-IoT支持三种频率部署方案：（1）In-band（带内部署）：是将NB-IoT部署在LTE 有效带宽内，占用其一个PRB，需要注意的是，由于不能占用LTE的同步信道，NB-IoT只能占用部分PRB。

与现有LTE UE相似，NB-IoT UE只在100 kHz栅格上NB-IoT物理层下行链路通信技术解析罗智敏（国家无线电监测中心检测中心，北京 100041）摘要：NB-IoT作为物联网的主要技术，以其容量低、覆盖广、成本低和低功耗等优点在智慧城市建设中扮演着重要角色。

《NB IoT物联网技术解析与案例详解》读书笔记思维导图

05 第3篇 NB-IoT特性解密
07
第5篇开发和部署 NB-IoT应用
06
第4篇 NB-IoT应用案例解析
以NB-IoT为典型应用的移动物联网技术正处于规模发展的关键期，各行各业都在思考如何把NB-IoT与行业应用有效结合起来。由于垂直行业普遍缺乏对通信技术和通信行业的认知，同时对于如何把物联网技术引进到本行业缺少思路。基于此，本书以下面实际商用案例为切入点来剖析NB-IoT技术特性和带给行业的新价值。●智慧市政 ●智能抄表●智慧物流 ●共享单车●工业物联 ●智能穿戴●智能家居 ●广域物联本书可以指导实际业务开发，为读者带来更实用的实战价值。让读者全面了解NB-IoT技术与应用实践，帮助他们更好地开发自己的实际项目，同时启发读者去进行新项目的研发。
第18章如何进行应用测试
04
第19章如何进行应用部署
06
附录
05
第20章如何开展产业合作和应用推广
感谢观看
读
书
笔
记
第9章低功耗
第10章低复杂度特性
第4篇 NB-IoT应用案例解析
1
第11章智慧市政
2
第12章工业物联
3
第13章智能穿戴
4
第14章智能家居
5
第15章广域物联
第5篇开发和部署NB-IoT应用
01
第16章如何获取物联网开发资源
02
第17章物联网应用开发指南
03
内容提要
关于本书
第1篇移动物联网概述
第2篇 NB-IoT关键技术
1
第2章 NBIoT体系架构
第3章 NB-

NB IoT技术原理

• UP模式和传统LTE系统架构类似，用户数据必须通过用户面承载来发送。
• 考虑到在用户面承载建立/释放过程中的信令开销，对NB-IoT小数据包业务来说，显得效率很低。
• 因此UP模式增加了一个新的重要流程，RRC连接挂起和恢复流程。即UE在无数据传输时，RRC连接并不直接释放，而是eNB缓存UE的AS
Case Urban
Household Density per Sq
km 1517
Inter-site Distance (ISD)
(m) 1732 m
Number of
Number of
devices within a devices within a
household
cell site sector
•广域覆盖主要用于静态场景
•低速率应用—在达到20dB覆盖增益情况，160bps边缘速率
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8
第一部分简介
第二部分系统架构
第三部分无线接口技术无线接口总体介绍下行物理信道上行物理信道
•深度覆盖 •广域覆盖 •电池寿命 •结构简单 •网络复用 •价格便宜 •海量终端 •低吞吐量 •时延较大 •低移动性 •少量频谱
Cellular IoT (CIoT): Internet of Things using 3GPP technology.
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21
NB-IoT 下行时域资源
一个NB-IoT无线帧长度为10ms，一个子帧长度为1ms，
内部公开▲
一个子帧包含2个时隙，0.5ms为一个时隙。

第4章 NB-IoT物理层

1. UE会进行小区搜索，选择一个它认为最好的小区进行驻留。这是根据eNodeB（小区）每隔10 ms发送一次的主同步信号NPSS和每隔 20 ms发送一次辅同步信号NSSS来决定的。通过NPSS/NSSS，UE 能够与小区获得时间和频率上的同步，以及得到小区的PCI等。 2. UE确定了要进行通信的小区后，需要获取该小区的系统信息，以便获知如何在该小区上正确地工作。小区会不停地发送与该小区相关的系统信息（MIB-NB/SIB-NB）。与LTE不同的是，只有处于IDLE态下的NB-IoT UE才会在需要的时候去获取这些系统信息。
▲版权归经世教育所有
前言
NB-loT的物理层相比LTE系统进行了大量的简化和修改,包括多址接入方式、工作频段、帧结构、调制解调方式、天线端口、小区搜索、同步过程、功率控制等。物理层信道分为下行物理层信道和上行物理层信道,重新定义了重要的NPSS和NSSS,目的是简化UE的接收机设计。 NB-loT的帧结构和LTE FDD的帧结构完全一致。下行物理信道仅支持Normal循环前缀(Cyclic Prefix, CP),没有扩展CP结构。
7. 与LTE不同的是，NB-IoT UE不会通过反馈CSI来告知eNodeB下行无
线信道质量信息，而只会通过随机接入过程中的NPRACH资源选择来告诉eNodeB自己所处的CE等级。
▲版权归经世教育所有
4.1 下行空口流程
8. 当UE与eNodeB之间没有数据传输时，UE并不需要一直保持在连接（RRC_CONNECTED）状态。UE可以处于RRC_IDLE态，并每隔一段时间“醒来”一次，去接收Paging-NB消息，以确定是否有呼叫请求。eNodeB还可以通过Paging-NB来告诉UE，系统信息发生了变化。但与LTE相比，NB-IoT UE“睡着”的时间可以更长，以降低功耗。

NB-IoT物理层设计研究

NB-IoT物理层设计研究蒙文川【摘要】NB-IoT(窄带物联网)是3GPP R13中引入的蜂窝物联网技术,具有广覆盖、低成本、大容量、低功耗的系统特性.基于空中接口和物理层基本过程的角度,通过研究NB-IoT上下行物理信道主要的结构、配置和功能,阐述了已完成标准化的NB-IoT物理层基本设计方案,从而更好地了解NB-IoT物理层是如何匹配系统设计目标的,有助于进一步研究把握NB-IoT技术的发展方向.%NB-IoT (Narrow Band-Internet of Things) is a cellular-based IoT technology introduced in 3GPP Release 13, characterized by its wide signal coverage, low terminal cost, large capacity and low power consumption. Based on the air interface and basic process of physical layer,the standardized basic design of NB-IoT physical layer is discussed via the study of the structure, configuration and function of DL/UL physical channel in NB-IoT, thus to make a better understanding of how the NB-IoT physical layer to match design objectives of the system, and this would be of help for further study and grasp the development direction of NB-IoT technology.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2017(050)012【总页数】5页(P2745-2749)【关键词】物联网;NB-IoT;物理信道;LTE【作者】蒙文川【作者单位】中国移动通信集团广西有限公司贵港分公司,广西贵港 537100【正文语种】中文【中图分类】TN929近年来，互联需求高速增长，NB-IoT应运而生。