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NB-IoT 和 eMTC 覆盖能力浅析 中国移动通信研究院 李秋香、崔航、徐芙蓉、李新、杨光 {liqiuxiang, cuihang, xufurong, lixin, yangguangyj} @ 摘 要 NB-IoT 和 eMTC 是面向低速率、低时延、超低终端成本、低功耗、海量终端连接的窄带 蜂窝物联网技术，其中：覆盖增强是该技术的重要设计目标，NB-IoT 要求在 GSM 基础上增强 20dB，MCL 达 164dB，eMTC 要求在 FDD LTE 基础上增强 15dB，MCL 达 155.7dB。因此，本 文在介绍 NB-IoT 和 eMTC 的物理信道后，重点对两者的上下行信道的覆盖能力进行分析和比较， 给出 NB-IoT 和 eMTC 的链路预算结果，并与 GSM 及 LTE 进行比较。本文还对 NB-IoT 独立部 署（Standalone）、保护带部署（Guard band）、带内部署（In band）三种不同部署方式的覆盖 能力差异进行分析。 关键词： NB-IoT， eMTC ，覆盖 1. 概述 NB-IoT(Narrowband Internet of Things) 和 eMTC(Enhanced Machine-Type Communications) 是 3GPP 针对低功耗广覆盖（LPWA，Low Power Wide Area）类业务而 定义的新一代蜂窝物联网接入技术，主要面向低速率、低时延、超低成本、低功耗、广深覆盖、 大连接需求的物联网业务。NB-IoT 和 eMTC 采用的技术手段有共性地方：例如覆盖增强和低功 耗技术。也有差异的地方：NB-IoT 在物理层发送方式、网络结构、信令流程等方面做了简化， 而 eMTC 是 LTE 的增强功能，主要在物理层发送方式上作了简化和增强。 覆盖增强是 NB-IoT 和 eMTC 的重要特性，NB-IoT 提出了在 GSM 基础上增强 20dB 的 覆盖目标，即 MCL（Maximum Coupling Loss，最大耦合路损）要达到 164dB。主要通过提 高功率谱密度、重复发送、低阶调制编制等方式实现；eMTC 的 MCL 目标是 155.7dB，即在 LTE FDD 基础上增强 15dB，在 TD-LTE 上增强 9dB 左右，由于 LTE 不同信道的覆盖能力有 所差别，不同信道的增强量有所差别。 本文首先分析 NB-IoT、eMTC 各物理信道的原理及特征，研究 NB-IoT、eMTC 覆盖增强 方式，给出不同信道链路仿真结果及链路预算结果。 01 2. NB-IoT 和 eMTC 物理信道简介 2.1 NB-IoT 物理信道 NB-IoT 目前只在 FDD 有定义，终端为半双工方式。NB-IoT 上下行有效带宽 180KHz， 下行采用 OFDM，子载波带宽与 LTE 相同，为 15KHz；上行有两种传输方式：单载波传输（Single tone）、多载波传输（Multi-tone），其中 Single tone 的子载波带宽包括 3.75KHz 和 15KHz 两种，Multi-tone 子载波间隔 15KHz，支持 3、6、12 个子载波的传输。 NB-IoT 支持 3 种不同的部署方式：独立部署（Stand alone）、保护带部署（Guard band）、带内部署（In band）。 图 2-1 : NB-IoT 部署方式 Standalone 部 署 在 LTE 带 宽 之 外，Guard band 部 署 在 LTE 的 保 护 带 内，In-band 占 LTE 的 1 个 PRB 资源，需保证与 LTE PRBs 的正交性。Standalone 可独立设置发射功 率，例如 20W，Guard band、In-band 的功率与 LTE 功率有关系，通过设置 NB-IoT NRS （Narrowband