深挖NB-IoT技术，究竟有哪些神奇之处？

与LTE一样，NB-IoT终端在开机并搜索载波（小区）时，会在可能的频率范围内重复PSS/SSS的搜索和检测过程，直至搜索到相应的载波（NB-IoT锚定载波），频率扫描的栅格（raster）大小为100kHz。

所谓栅格（raster）也是用于调整LTE载波频率位置的最小单位，表示各个频点间的间隔应该是100KHz的整数倍，相当于一条高速路划分为若干车道，两个车道之间的中心距离为100KHz的整数倍。手机终端在频率扫描是就是按100KHz整数倍来扫描的。

这个100KHz的频率扫描栅格（raster）意味着在带内部署时，NB-IoT锚定载波必须位于确定的PRB中。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。

另外，还要做2.5kHz offset。（还真特么麻烦）
 

如上图，以NB-IoT带内部署于10MHz LTE带宽为例，DC子载波右边的PRB为#25，其中心频率为97.5kHz（相当于6个子载波），这就与最近的100KHz栅格有2.5KHz的偏差。

由于DC子载波之上的两个相邻PRB的中心频率间隔为180KHz，因此，#30、#35、#40和#45 PRB的中心频率均为离最近的100KHz栅格有2.5KHz的偏差。（只要做了2.5KHz偏差，就可以满足100KHz栅格要求）。
 

再看上图，对于10MHz和20MHz LTE载波，有一些PRB满足离最近的100KHz栅格有2.5KHz偏差。然而，对于3MHz，5MHz和15MHz的LTE载波带宽，这些PRB离最近的100KHz栅格偏差至少为7.5kHz。

所以，这里留一道作业题，像联通900M只有6M带宽这种情况，怎么办？

与带内部署模式相似，保护带部署模式下，NB-IoT的锚定载波也需满足其中心频率与最近的100KHz栅格不超过7.5KHz偏差，因为终端在小区搜索时，其栅格偏差需满足7.5KHz以下，才能完成网络同步。

NB-IoT支持多载波配置，其载波可分为两类：Anchor Carrier（锚定载波）和Non-Anchor Carrier（非锚定载波），对于非锚定载波，不必满足100KHz栅格偏差。

可是，有些PRB（比如#25)也满足离最近的100KHz栅格有2.5KHz偏差，为啥就不能部署带内NB-IoT的PRB呢？

答案是，NB-IoT不能使用LTE载波中间的6个PRB，这些PRB要用于LTE同步和广播信道。

5.3 物理信道

NB-IoT物理信道的设计在很大程度上也是基于LTE，本文我们主要介绍两者之间的差别。

1）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和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。

 
▲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1ms。

NPSS和NSSS

NPSS和NSSS用于NB-IoT终端执行小区搜索，包括时间、频率同步和侦测Cell ID。因为LTE的同步序列占用6个PRB，NB-IoT不能占用这6个PRB。为避免冲突，NB-IoT需要重新设计。

NPSS位于每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OFDM符号（如下图）。
 

对于NB-IoT终端来讲，执行NPSS检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位于子帧#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OFDM符号。

NPSS为NB-IoT终端提供时间和频率同步参考信号，与LTE不同的是，NPSS中不携带任何小区信息，NSSS带有PCI。

NPBCH

NPBCH位于每无线帧中的子帧#0，TTI为640ms，承载MIB-NB（Narrowband Master Information Block），其余系统信息如SIB1-NB等承载于NPDSCH中。
 

NPDCCH和NPDSCH

NPDCCH承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确认信息、寻呼指示和随机接入响应调度信息、来自更高层的数据信息、寻呼消息、系统消息和随机接入响应消息等。

如以上NB-IoT物理信道时分复用图所示，很多子帧被分配给NPDCCH和NPDSCH。

为降低终端复杂性，所有下行信道采用LTE的TBCC码。另外，NPDSCH的最大传输块大小（TBS）为680 bits，而无空间复用的LTE支持的最大TBS大于70000 bits。

NRS

NRS（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。