NB-IoT系统中小区搜索与下行同步研究文献综述

 2022-11-26 19:22:46

一、窄带物联网系统的特点及应用场景。

近年来,随着移动物联网技术的迅速发展和快速普及,各种移动应用层出不穷,这些移动应用中,有很大一部分都存在低可靠性、低安全性、高操作成本以及高维护成本等问题,人们对低功耗广覆盖的追求也日渐迫切。因此,各个研究单位正在积极探索更有效的方案来变革传统的物联网通信方式。基于蜂窝的物联网NB-IOT通信技术就是这样被提出来用于5G通信中,以满足人们对低功耗广覆盖的需求,进一步提高网络性能。

LPWAN(low-power wide-area Network)(低功耗广域网),智能抄表是其典型的应用场景。物联网应用都要求终端的功耗尽可能低,一般要求电池的平均寿命能够达到10年。基于蜂窝的IOT将Extend DRX作为可行技术来延长和提高技术的有效性,允许终端在没有数据传输的时候进入到深度睡眠模式。此外,传统的不连续接收时间也被延长了,进一步显著的降低终端的功耗[4]。

基于蜂窝网络的IOT具备更广的覆盖范围。具体来说,室内的覆盖必需要能够达到99.5%以上。NB-IOT技术中的窄带技术增强功率谱(PSD)可以解决这个问题。与GSM比起来,16次重传机制和独立的Guard-Band频谱规划模式将NB-IOT技术的覆盖增益提高了20dB。

NB-IOT的频率部署模式具有灵活部署、窄带、低速率、低成本、高容量等特点[5]。通信技术的进步在一定程度上就是在探索对通信有效性和可靠性进行更好的折衷的方法。NB-IOT技术也同样有它本身的优越性和局限性。

NB-IOT作为全新的窄带物联网技术,更是具有很多传统技术所不具有的优点:占用频谱资源较少、支持海量设备的接入、设备成本低。

但是NB-IOT通信在与传统蜂窝通信的融合过程中,存在一些问题,NB-IOT通信具有如下缺点:时延敏感问题,在路径耗损较高的环境下,会产生大量的数据重传现象,导致信号传输时延增加,而时延增加使得通信质量下降;干扰问题,由于NB-IOT会利用2G、3G的空闲频段,在传输过程中,势必会存在系统干扰的问题;连接态的移动性管理问题,在NB-IOT技术其设置不支持移动性特别强的应用场景,这样的设置可以从一定程度上将终端的复杂度和功耗降低,以尽量实现低功耗的要求,另外,NB-IOT不支持相关测量、测量报告、切换等功能[6]。

NB-IOT继承了很多LTE系统的技术特点,结合自身的技术要求进行了修改。(1)物理层调制技术,NB-IOT系统的物理层射频带宽为200khz,下行采用的调制方式为正交相移键控(QPSK)调制解调器,其子载波间隔为15 khz;(2)NB-IOT的频谱资源,NB-IOT的频谱资源使用的是授权频段,有独立部署、保护带部署和带内部署三种部署方式。 (3)NB-IOT的组网技术,NB-IOT技术的组网情况如图1所示,主要有五个部分。

图1 NB-IOT组网技术[4]

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