對NB-IoT 物聯網覆蓋增強技術的研究

張遠鋒

（中通服建設有限公司，廣東 廣州 510440）

0 引 言

信息時代的到來，使很多移動電子設備能夠滿足人們日常對網絡的需要。只需通過手機，人們就能完成很多工作。但是，在物聯網發展進程中，人們追求的層次逐漸提高，對物聯網的性能要求也逐漸提升。相關人員急需研究NB-IoT物聯網覆蓋增強技術來改善網絡環境。

1 NB-IoT技術的特點

在NB-IoT技術發展現階段，我國對NB-IoT技術已經形成了一個規范的標準。NB-IoT技術因為具有很多相比傳統物聯網更加優質的性能而被廣泛使用。第一，NB-IoT技術的網絡覆蓋面更廣。它能夠更加廣泛地覆蓋室內區域，覆蓋面積達到傳統物聯網技術的上百倍。只用一臺設備就能使更多人享受到網絡服務，且網絡質量不會因為距離的增加而受到影響，為人們帶來了更好的網絡體驗效果。第二，普通的物聯網可供連接的人數很少，一旦連接到物聯網的人數增加較多，網速就會被迅速搶占，用戶體驗較差[1]。但是，NB-IoT技術可以很好地解決這個問題。NB-IoT技術具有支撐海量連接的能力，能夠供給上萬人同時上網，而且網速不會因為連接數量的增加而變得緩慢。第三，NB-IoT技術的功耗非常低。一般情況下，NB-IoT技術的終端設備能夠超長待機10年以上，因為相關技術人員在對NB-IoT技術進行設計時采用了很多節能降耗技術。NB-IoT技術終端設備在進行日常工作時電流非常小，其芯片設計也相對比較簡單，使支撐其運行所需要的能耗非常小。第四，NB-IoT技術的成本低。在對NB-IoT技術進行設計時，采樣率較低，耗費的人力資源和物力資源較少，且NB-IoT技術對緩存RAM的要求較低，不會占用太多空間。第五，NB-IoT技術采用的是180 kHz窄帶系統，明顯降低了其基帶復雜度，節省成本。

2 移動網絡的覆蓋分析方法

一般，相關技術人員對移動網路的覆蓋范圍等結果進行分析都會采用最大鏈路損耗（Maximum Coupling Loss）的方法。這個方法可以有效地簡單估算移動網絡的具體覆蓋范圍，從而分析與其相關的一些具體性能。最大鏈路損耗通過了解發射機的功率計算無線空口路徑損耗。接收機的靈敏度等于熱噪聲功率和所需信噪比的和。因此，只要知道熱噪聲功率和所需信噪比，就可以得出接收機的靈敏度水平。最后，根據接收機處理增益和之前的計算，就可以進行最終移動網絡具體覆蓋范圍的估算，并根據估算結果為相關人員提供設計參考，進而在眾多方案中挑選出最佳方案?，F階段，如何對移動網絡進行覆蓋范圍的測算，國家有一個既定的標準。標準規定，所有控制信道的目標塊差錯率為10%。根據帶內、保護帶部署方式的不同，對發射機功率的設定也不同。根據具體的部署方式進行合理選擇，才能達到測算的最好效果并保證精確度[2]。

3 NB-IoT技術要實現的目標

盡管現階段我國移動網絡的性能較好，但是還有很大的提升空間。相關技術人員在進行NB-IoT技術設計時，會設定一些目標來進行相關技術的增強。首先，NB-IoT技術的使用要盡可能覆蓋更加廣闊的室內區域。只需要安裝一個移動網絡設備，就可以解決大范圍內人們上網的問題，有效節約了人力物力，也有助于移動網絡造價成本的節約。NB-IoT技術設計還應滿足大量設備接入到移動網絡的目標。在滿足大量設備能夠接入移動網絡的前提下，還應該保證網絡質量不會因為設備接入的增加而降低，要在一定程度上保證用戶移動設備的網速不會受到損害。此外，NB-IoT技術設計還應該實現經濟性、實用性和環保節能的目標。在經濟性方面，應該在保證質量的情況下，盡量降低終端設備的研發支出和工程造價，盡量降低終端設備的成本，以盡可能少的支出研發出使用性能好的移動網絡，實現較高的性價比。終端設備成本的節約也有助于NB-IoT技術的推廣，從而提高NB-IoT技術在同行業市場上的競爭力。此外，NB-IoT技術還要注意節能減排，降低能耗。在當今時代，節能減排、綠色環保是時代永恒的主題。任何新技術的設計都應該體現對環境的保護作用，達到環境、資源友好發展。NB-IoT技術設計也要迎合時代主題，獲得更加廣闊的發展空間。

4 NB-IoT覆蓋增強技術的相關內容

4.1 NB-IoT覆蓋增強技術

NB-IoT覆蓋增強技術的核心是通過對移動通信系統最小耦合損耗進行增大，從而達到調整參數的目的，使移動網絡的覆蓋性能被優化。實際應用中，相關技術人員可以通過很多方法改變相關參數，完成NB-IoT覆蓋增強技術的設計。首先，可以通過對碼元進行重復傳輸來延長信號傳輸的時間。這雖然會在一定程度上降低信號傳輸速度，導致網速稍微變慢，但是可以在惡劣環境中始終保持移動網絡的質量，使整體譯碼出錯率始終保持在很低的水平。使用NB-IoT技術對速率的要求較低，100 bit/s就可以完成大部分的工作和業務。因此，在研制NB-IoT覆蓋增強技術時，可以采用比較單一的傳輸方式進行信號傳輸。這樣不僅能夠簡化工作流程，還能夠有效改善信號的覆蓋范圍，增強移動網絡的使用效果。此外，在進行編碼時也要選對方式?，F階段，NB-IoT覆蓋增強技術一般采用Turbo編碼方式，能夠有效增強和保證信號的強度，不斷擴大信號的覆蓋范圍。

4.2 仿真以及評估結果

仿真實驗中，技術人員要在單個公司進行仿真的情況下，與多個公司的仿真情況進行充分對比。例如，分別采用M-PBCH、M-PDSCH、M-EPDCCH三種鏈路級仿真方法，獲取對應信道解調需要的信噪比。M-PBCH的重復傳輸時間為320 ms，對應的信噪比為-6.4 dB，重復傳輸模式為32次；M-PDSCH的重復傳輸時間為216 ms，1/10塊差錯率對應信噪比的值為-6.4 dB，重復傳輸模式為18次；M-EPDCCH的重復傳輸時間為12ms，1/10塊差錯率對應信噪比的值為-6.1dB，重復傳輸模式為18次。對上述三種實驗設計進行仿真操作，可以對各自的覆蓋結果進行評估和比較，從而從三者中挑選一個最佳方案。通過這些仿真實驗和評估結果可以看出，通過重復傳輸和低階編碼等技術，可以實現NB-IoT中不同物理信道覆蓋增強20 dB的目標，從而達到NB-IoT覆蓋增強技術的最佳效果。

5 結 論

NB-IoT物聯網技術的誕生，為人們的生活提供了更加便捷的網絡服務。然而，盡管NB-IoT技術已經優于之前的物聯網技術，具備更好的使用性能，但是還遠遠滿足不了人們的需求，相關技術人員還需要繼續探索NB-IoT物聯網覆蓋增強技術來滿足更多人的網絡需求，實現更好的網絡效果。現階段，我國物聯網技術正在不斷發展完善，國家政策的支持和市場需求的不斷增加，將會不斷推動NB-IoT技術的發展。