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NB-IoT是如何通信的?

时间:06-28 来源: RFsister创客射频空间 点击:

根据我国无线电管理相关要求,明确NB-IoT系统基站应到到属地无线电管理机构办理设台审批,领取无线电台执照。同时,根据台站共存技术条件,对800MHz和900MHz频段NB-IoT系统基站的设置提出了具体要求。


频率是800MHz和900MHz,看图就知道使用范围。大概相当于3G信号的频率,4G信号的频率要达到2000MHz,频率越高,波长越短,传输距离越短,也就是为何远离基站的手机没有4G信号,却有2G信号的原因。

  

 

NB-IoT是否支持基站定位? R13 不支持基站定位,但运营商网络可以做私有方案,比如基于小区 ID 的定位,不会影响终端,只需要网络增加定位服务器以及与基站的联系即可。 R14 计划做定位增强,支持 E-CID、UTDOA 或者 OTDOA,运营商希望的定位精度目 标是在 50 米以内。

如果从终端复杂度角度考虑,UTDOA 更好,因为对终端几乎没有影响,并且在覆盖增 强情况下(地下室 164dB),UTDOA(上行)功耗更低;如果大部分场景不需要覆盖增强,从网 络容量角度来看,OTDOA(下行)会更好。


要将无线电波有效发射出去,要求无线电波的频率与发射天线的长度有一定的关系,频率越低,要求发射天线越长。声音的频率为20Hz~20kHz,声音经话筒转换成的音频信号的频率也是20Hz~20kHz,音频信号经天线转换成的无线电波的频率同样是20Hz~20kHz,如果要将这样的低频无线电波有效发射出去,要求天线的长度在几千米至几千千米,这样做是极其困难的。
 

800MHz用现在的2G/3G/4G基站天线足矣,所以运营商、共享单车都在搞NB-IoT。关于NB-IoT 基站的覆盖范围:

NB-IoT 比 LTE 和 GPRS 基站提升了 20dB 的增益,期望能覆盖到地下车库、地下室、 地下管道等信号难以到达的地方。 根据仿真测试数据,在独立部署模式下,NB-IoT 覆盖能力可达 164dB,带内部署和保 护带部署还有待仿真测试。

NB-IoT、LoRa通信距离比较:

NB-IoT通信距离:移动网络的信号覆盖范围取决于基站密度和链路预算。NB-IoT具有164dB的链路预算,GPRS的链路预算有144dB(TR 45.820),LTE是142.7dB(TR 36.888)。

与GPRS和LTE相比,NB-IoT链路预算有20dB的提升,开阔环境信号覆盖范围可以增加七倍。20dB相当于信号穿透建筑外壁发生的损失,NB-IoT室内环境的信号覆盖相对要好。一般地,NB-IoT的通信距离是15km。

LoRa通信距离:LoRa以其独有的专利技术提供了最大168dB的链路预算和+20dBm的功率输出。一般地,在城市中无线距离范围是1~2公里,在郊区无线距离最高可达20km。

郊区无线距离最高20km是什么概念呢?不太专业的给大家截个图,大概就是从市中心跑到五环外。

NB-IoT和 LoRa的中继

在实际的网络部署中,NB-IoT和LoRa的无线网络信号都会存在覆盖不到的地方,可称之为信号"盲区",如果针对"盲区"通过多架设基站达到信号覆盖的话,势必会造成网络建设成本较高。这就需要一种低成本的"中继"产品,来拓展和延伸网络,来完成"盲区"的信号覆盖。

据了解,中国LoRa应用联盟(CLAA)使用了MCU和SX1278做了一个中继实现了"盲区"的低成本信号覆盖。
 

其实就是简单的电磁波发射而已,还是老的调制解调技术,只是数据收发少,耗电低而已,没啥新鲜的东西。吵来吵去,就是标准没制定。

  
此外,补充一下其他的知识:

将低频信号装载到高频信号上的过程称为调制,常见的调制方式有两种:调幅调制(AM)和调频调制(FM)。

  


 

① 调幅调制。将低频信号和高频载波信号按一定方式处理,得到频率不变而幅度随低频信号变化的高频信号,这个过程称为调幅调制。这种幅度随低频信号变化的高频信号称为调幅信号。

  

② 调频调制。将低频信号与高频载波信号按一定的方式处理,得到幅度不变而频率随音频信号变化的高频信号,这个过程称为调频调制。这种频率随音频信号变化的高频信号称为调频信号。

  

 

NB-IoT采用的调制解调技术:

下行采用OFDMA,子载波间隔15kHz。上行采用SC-FDMA,Single-tone:3.75kHz/15kHz,Multi-tone:15kHz。仅需支持半双工,具有单独的同步信号。终端支持对Single-tone和Multi-tone能力的指示。MAC/RLC/PDCP/RRC层处理基于已有的LTE流程和协议,物理层进行相关优化。

蜂窝物联网(NB-IoT)功耗低、覆盖广  适用于众多物联网行业应用


2017年被业界称为窄带物联网商用元年。在政府的大力支持下,蜂窝物联网(NB-IoT)已经成为各地的重要战略产业方向

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