NB-IoT技术描述 基本概念

基本概念

NB-IoT的基本概念主要包括物理信道、物理信道频域结构、时域结构、覆盖等级和聚集级别。

1.1 物理信道

NB-IoT的下行物理信道包括：

• NPBCH（Narrow-band Physical Broadcast Channel）：窄带物理广播信道，负责广播必须的网络和小区专属配置信息（MIB消息）。
• NPDCCH（Narrow-band Physical Downlink Control Channel）：窄带物理下行控制信道，用于传输DCI（Downlink Control Information）。
• NPDSCH（Narrow-band Physical Downlink Shared Channel）：窄带物理下行共享信道，用于传输下行数据。

NB-IoT的上行物理信道包括：

• NPUSCH（Narrow-band Physical Uplink Shared Channel）：窄带物理上行共享信道，用于传输上行数据。
• NPRACH（Narrow-band Physical Random Access Channel）：窄带物理随机接入信道，用于UE发送接入消息。

NB-IoT物理信道与MAC层传输信道对应关系如下图所示。

NB-IoT物理信道关系图

1.2 物理信道频域结构

NB-IoT下行物理信道带宽为180kHz，分为12个子载波，子载波间隔为15kHz，如下图所示。

NB-IoT下行物理信道频域结构图

NB-IoT上行物理信道频域结构

上行物理信道支持Single-tone和Multi-tone传输，其中Single-tone包括3.75kHz和15kHz SC-FDMA两种，Multi-tone基于15kHz（支持3 tone，6 tone和12tone）。上行180kHz频带，若每个信道15kHz，则有12个子信道，若每个信道3.75kHz，则有48个子信道，如下图所示。本版本NPUSCH支持Single-tone 15kHz传输方案和Multi-tone传输方案，NPRACH固定为Single-tone 3.75kHz。

NB-IoT上行物理信道频域结构图

1.3 物理信道时域结构

下行信道时域结构

NB-IoT下行信道基本调度单位为子帧，每个子帧1ms（对应2个Slot），每个系统帧包括10个子帧，每个超帧包括1024个系统帧。NB-IoT下行信道时域结构如下图所示。

NB-IoT下行信道时域结构图

上行信道时域结构

NB-IoT上行信道基本时域资源单位为Slot，对于3.75kHz子载波间隔，1 Slot=2ms，对于15kHz子载波间隔，1 Slot=0.5ms。NB-IoT上行信道的基本调度资源单位为RU（Resource Unit），各种场景下的RU持续时长有所不同，如下表所示。

各种场景RU持续时长表

NPUSCH格式	子载波间隔	子载波个数	每RU Slot数	每Slot持续时长（ms）	每RU持续时长（ms）	场景
1(普通数传)	3.75kHz	1	16	2	32	Single-tone
	15kHz	1	16	0.5	8
		3	8		4	Multi-tone
		6	4		2
		12	2		1
2(UCI)	3.75kHz	1	4	2	8	Single-tone
	15kHz	1	4	0.5	2

1.4 覆盖等级

如果对覆盖区域内所有UE采用相同的功率和MCS，在保证可靠传输的前提下，将导致功耗增加、容量降低。为了兼顾覆盖深度和容量性能，将NB-IoT小区划分为不同覆盖等级，UE根据信号强度选择相应的覆盖等级进行业务传输，低覆盖等级信号好，优先保证传输速率；高覆盖等级信号较弱，优先保证覆盖，数据传输速率降低。

1.5 聚集级别

NPDCCH上的资源按照CCE（Control Channel Element）为单位进行分配（1个CCE占用整个RB的一半频域资源）。NB-IoT支持2个聚集级别：1和2，表示1个DCI传输使用的CCE个数。例如，聚集级别为2，表示1个DCI占用2个CCE资源，即占用整个RB的频域资源。