強覆蓋是NB-IoT技術的最大特點之一,不僅可以滿足農村這樣的廣覆蓋需求,對于廠區(qū)、地下車庫、井蓋這類對深度覆蓋有要求的應用同樣適用。以井蓋監(jiān)測為例,過去GPRS的方式需要伸出一根天線,車輛來往極易損壞,而NB-IoT只要部署得當,就可以很好的解決這一難題。這主要得益于NB-IoT的強覆蓋能力。
1、衡量標準
為了衡量NB-IoT的覆蓋能力,3GPP標準組織對此進行了定義,要求相比現(xiàn)有GSM、寬帶LTE等網(wǎng)絡覆蓋要增強20dB。
2、標準由來
為什么是20dB呢?借用網(wǎng)上報道的水表例子來理解。水表所處位置無線環(huán)境差,與智能手機相比,高度差導致信號差4dB,同時再蓋上蓋子,額外增加約10dB左右損耗,所以需要增強約20dB。
根據(jù)3GPP標準定義,不同網(wǎng)絡下的MCL要求如下表所示。從表中可見,各制式下覆蓋的瓶頸均在上行,其中NB-IoT的上行MCL為-164dBm,而GSM、寬帶LTE網(wǎng)絡的上行MCL為-144dBm,因此20dB的增益是相比GSM和現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡而言的。
3、關鍵技術
那么20dB的增益是怎么得來的呢?在回答這個問題之前,先了解幾個關鍵概念。
MCL:Maximum Coupling Loss,最大耦合損失。是指接收端為了能正確地解調發(fā)射端發(fā)出的信號,整個傳輸鏈路上允許的最大路徑損耗(dBm)。
PSD:power spectral density,功率譜密度。表示每單位頻率波攜帶的功率(W/Hz)。
窄帶、重傳、低頻--NB-IoT強覆蓋能力的三劍客:
1、窄帶
窄帶所帶來的增益用PSD衡量。NB-IoT上行載波帶寬為3.75/15KHz,相比現(xiàn)有2G/3G/4G上行200KHz(除去保護帶寬,實際為180KHz)的PRB,PSD增益約為11dB:log((200mW/15KHz)/(200mW/180KHz))=10.7dB。也就是NB-IoT單位帶寬所攜帶的能量比2G/3G/4G更高,因此同等情況下可覆蓋更遠距離。
其中200mW對應發(fā)射功率為23dB的終端(10log200mW=23dB)。
2、重傳
相比傳統(tǒng)方式,NB-IoT支持更多次數(shù)的重傳。重傳次數(shù)每翻一倍,速率就會減半,同時帶來3dB的增益,通俗點講就是說一遍聽不清,就多說幾遍,提高聽清的概率。標準中定義上行重傳次數(shù)最大可達128次,但考慮邊緣場景下的速率以及小區(qū)容量,上行重傳次數(shù)最大一般限為16次,對應9dB的增益(實際比理論低了約3dB)。
3、低頻
NB-IoT雖然可以部署于任何頻段,但考慮覆蓋需求,一般選擇1GHz以下低頻頻段部署。相比高頻,低頻具有路徑損耗更低、繞射能力更強等優(yōu)點,更加適合遠距離覆蓋。(高頻則更加適合視距范圍內的通信,即發(fā)射端與接收端之間無遮擋、距離近)
前述20dB的增益就是這么來的:11dB(PSD)+9dB(重傳)=20dB,再加上NB-IoT普遍部署于1GHz以下的低頻頻段上,三者共同保證了NB-IoT技術的更強覆蓋。
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