NB-IoT是如何发出信号的?

2017-08-10 来源:RFsister 我要评论(0) 字号:

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。

NB-IoT优势

1)大链接:在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接。

2)深度覆盖:NB-IoT室内覆盖能力强,比LTE提升20dB增益,相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求,对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。

3) 低功耗:NB - IoT借助PSM(Power Saving Mode,节电模式)和eDRX可实现更长待机。其中PSM技术是R12中新增的功能,在此模式下,终端仍旧注册在网但信令不可达,从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。eDRX是R13中新增的功能,进一步延长终端在空闲模式下的睡眠周期,减少接收单元不必要的启动,相对于PSM,大幅度提升了下行可达性。

4)低成本:与LoRa相比,NBIoT无需重新建网,射频和天线基本上都是复用的。可以直接进行GSM/UMTS/LTE和NB-IoT的同时部署。模块预期价格不超过5美元。

因具备覆盖更广、连接更多、成本更低、功耗更少等突出特质,此类基于蜂窝物联网(NB-IoT)技术的“智能停车、智能抄表、智能路灯、智能楼宇、智慧农业……”等智慧应用将更加广泛的被运用到物联网领域,为提升广大人民群众生产生活的效率和品质发挥出越来越重要的作用。

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