对NB-IoT 物联网覆盖增强技术的研究

张远锋

（中通服建设有限公司，广东 广州 510440）

0 引 言

信息时代的到来，使很多移动电子设备能够满足人们日常对网络的需要。只需通过手机，人们就能完成很多工作。但是，在物联网发展进程中，人们追求的层次逐渐提高，对物联网的性能要求也逐渐提升。相关人员急需研究NB-IoT物联网覆盖增强技术来改善网络环境。

1 NB-IoT技术的特点

在NB-IoT技术发展现阶段，我国对NB-IoT技术已经形成了一个规范的标准。NB-IoT技术因为具有很多相比传统物联网更加优质的性能而被广泛使用。第一，NB-IoT技术的网络覆盖面更广。它能够更加广泛地覆盖室内区域，覆盖面积达到传统物联网技术的上百倍。只用一台设备就能使更多人享受到网络服务，且网络质量不会因为距离的增加而受到影响，为人们带来了更好的网络体验效果。第二，普通的物联网可供连接的人数很少，一旦连接到物联网的人数增加较多，网速就会被迅速抢占，用户体验较差[1]。但是，NB-IoT技术可以很好地解决这个问题。NB-IoT技术具有支撑海量连接的能力，能够供给上万人同时上网，而且网速不会因为连接数量的增加而变得缓慢。第三，NB-IoT技术的功耗非常低。一般情况下，NB-IoT技术的终端设备能够超长待机10年以上，因为相关技术人员在对NB-IoT技术进行设计时采用了很多节能降耗技术。NB-IoT技术终端设备在进行日常工作时电流非常小，其芯片设计也相对比较简单，使支撑其运行所需要的能耗非常小。第四，NB-IoT技术的成本低。在对NB-IoT技术进行设计时，采样率较低，耗费的人力资源和物力资源较少，且NB-IoT技术对缓存RAM的要求较低，不会占用太多空间。第五，NB-IoT技术采用的是180 kHz窄带系统，明显降低了其基带复杂度，节省成本。

2 移动网络的覆盖分析方法

一般，相关技术人员对移动网路的覆盖范围等结果进行分析都会采用最大链路损耗（Maximum Coupling Loss）的方法。这个方法可以有效地简单估算移动网络的具体覆盖范围，从而分析与其相关的一些具体性能。最大链路损耗通过了解发射机的功率计算无线空口路径损耗。接收机的灵敏度等于热噪声功率和所需信噪比的和。因此，只要知道热噪声功率和所需信噪比，就可以得出接收机的灵敏度水平。最后，根据接收机处理增益和之前的计算，就可以进行最终移动网络具体覆盖范围的估算，并根据估算结果为相关人员提供设计参考，进而在众多方案中挑选出最佳方案。现阶段，如何对移动网络进行覆盖范围的测算，国家有一个既定的标准。标准规定，所有控制信道的目标块差错率为10%。根据带内、保护带部署方式的不同，对发射机功率的设定也不同。根据具体的部署方式进行合理选择，才能达到测算的最好效果并保证精确度[2]。

3 NB-IoT技术要实现的目标

尽管现阶段我国移动网络的性能较好，但是还有很大的提升空间。相关技术人员在进行NB-IoT技术设计时，会设定一些目标来进行相关技术的增强。首先，NB-IoT技术的使用要尽可能覆盖更加广阔的室内区域。只需要安装一个移动网络设备，就可以解决大范围内人们上网的问题，有效节约了人力物力，也有助于移动网络造价成本的节约。NB-IoT技术设计还应满足大量设备接入到移动网络的目标。在满足大量设备能够接入移动网络的前提下，还应该保证网络质量不会因为设备接入的增加而降低，要在一定程度上保证用户移动设备的网速不会受到损害。此外，NB-IoT技术设计还应该实现经济性、实用性和环保节能的目标。在经济性方面，应该在保证质量的情况下，尽量降低终端设备的研发支出和工程造价，尽量降低终端设备的成本，以尽可能少的支出研发出使用性能好的移动网络，实现较高的性价比。终端设备成本的节约也有助于NB-IoT技术的推广，从而提高NB-IoT技术在同行业市场上的竞争力。此外，NB-IoT技术还要注意节能减排，降低能耗。在当今时代，节能减排、绿色环保是时代永恒的主题。任何新技术的设计都应该体现对环境的保护作用，达到环境、资源友好发展。NB-IoT技术设计也要迎合时代主题，获得更加广阔的发展空间。

4 NB-IoT覆盖增强技术的相关内容

4.1 NB-IoT覆盖增强技术

NB-IoT覆盖增强技术的核心是通过对移动通信系统最小耦合损耗进行增大，从而达到调整参数的目的，使移动网络的覆盖性能被优化。实际应用中，相关技术人员可以通过很多方法改变相关参数，完成NB-IoT覆盖增强技术的设计。首先，可以通过对码元进行重复传输来延长信号传输的时间。这虽然会在一定程度上降低信号传输速度，导致网速稍微变慢，但是可以在恶劣环境中始终保持移动网络的质量，使整体译码出错率始终保持在很低的水平。使用NB-IoT技术对速率的要求较低，100 bit/s就可以完成大部分的工作和业务。因此，在研制NB-IoT覆盖增强技术时，可以采用比较单一的传输方式进行信号传输。这样不仅能够简化工作流程，还能够有效改善信号的覆盖范围，增强移动网络的使用效果。此外，在进行编码时也要选对方式。现阶段，NB-IoT覆盖增强技术一般采用Turbo编码方式，能够有效增强和保证信号的强度，不断扩大信号的覆盖范围。

4.2 仿真以及评估结果

仿真实验中，技术人员要在单个公司进行仿真的情况下，与多个公司的仿真情况进行充分对比。例如，分别采用M-PBCH、M-PDSCH、M-EPDCCH三种链路级仿真方法，获取对应信道解调需要的信噪比。M-PBCH的重复传输时间为320 ms，对应的信噪比为-6.4 dB，重复传输模式为32次；M-PDSCH的重复传输时间为216 ms，1/10块差错率对应信噪比的值为-6.4 dB，重复传输模式为18次；M-EPDCCH的重复传输时间为12ms，1/10块差错率对应信噪比的值为-6.1dB，重复传输模式为18次。对上述三种实验设计进行仿真操作，可以对各自的覆盖结果进行评估和比较，从而从三者中挑选一个最佳方案。通过这些仿真实验和评估结果可以看出，通过重复传输和低阶编码等技术，可以实现NB-IoT中不同物理信道覆盖增强20 dB的目标，从而达到NB-IoT覆盖增强技术的最佳效果。

5 结 论

NB-IoT物联网技术的诞生，为人们的生活提供了更加便捷的网络服务。然而，尽管NB-IoT技术已经优于之前的物联网技术，具备更好的使用性能，但是还远远满足不了人们的需求，相关技术人员还需要继续探索NB-IoT物联网覆盖增强技术来满足更多人的网络需求，实现更好的网络效果。现阶段，我国物联网技术正在不断发展完善，国家政策的支持和市场需求的不断增加，将会不断推动NB-IoT技术的发展。