Начиная с анализа технологии NB-IoT Internet of Things, в статье представлен физический уровень системы NB-IoT и ее сосуществование с другими системами, представлены системы LTE и GSM, а также проанализирована необходимость исследования их влияния на систему NB-IoT Internet of Things. . В данной работе в основном исследуется влияние системы LTE на систему NB-IoT IoT, которая делится на три сценария: автономный, в защитной полосе и внутри полосы. Анализируются потери пропускной способности и потери SINR; изучается влияние системы GSM на систему NB-IoT. Также рассчитывается влияние систем IoT IoT на потери пропускной способности и SINR. Приведенное выше исследование показывает, что традиционная сотовая сеть оказывает незначительное влияние на систему NB-IoT Интернета вещей.
NB-IoT (Narrowband Internet of Things) - это новая функция, представленная 3GPP. При развертывании будущих беспроводных систем системы NB-IoT будут соседствовать с другими системами беспроводной связи в той же географической зоне, чтобы улучшить использование ресурсов спектра. В то же время из-за нелинейных характеристик передатчика и приемника коммуникационного оборудования могут возникать взаимные помехи между двумя системами [1]. Учет влияния сосуществования систем очень важен для планирования использования спектра и планирования сети с целью повышения пропускной способности системы и использования спектра.
1 NB-IoT Интернет вещей
1.1 Система Интернета вещей NB-IoT Система NB-IoT - это технология доступа CIoT, определенная организацией 3GPP. Как дополнение к LTE-M, NB-IoT обеспечивает полное решение CIoT [2]. По сравнению с традиционными системами сотовых сетей, системы NB-IoT обладают следующими характеристиками.
(1) Улучшение покрытия внутри помещений с увеличением покрытия на 20 дБ по сравнению с существующими системами сотовой связи.
(2) Поддержка крупномасштабных устройств с низкой пропускной способностью.
(3) Поддержка устройств низкой сложности.
(4) Поддержка устройств с низким энергопотреблением.
(5) Поддержка низкой чувствительности к задержке.
1.2 NB-IoT IoT сосуществует с другими системами. Система NB-IoT поддерживает три следующих режима развертывания:
(1) Автономный сценарий - независимый сценарий, занимающий независимые ресурсы спектра, например, использование спектра системы GERAN для замены одного или нескольких операторов GSM.
(2) Внутриполосный сценарий - внутриполосный сценарий, занимающий блоки ресурсов в обычной несущей системы LTE.
(3) Сценарий охранной полосы: Сценарий защитной полосы занимает неиспользуемые блоки ресурсов в защитной полосе системы LTE.
2 Исследование влияния системы LTE на систему Интернета вещей NB-IoT Долгосрочная эволюция (LTE) - это план долгосрочной эволюции технического стандарта UMTS, разработанный организацией 3GPP.
2.1 Критерии оценки влияния Для восходящего и нисходящего каналов системы LTE, если относительная потеря пропускной способности не превышает 5%, считается, что требования к потере производительности сосуществования выполнены. Потеря пропускной способности определяет потерю производительности системы LTE путем наблюдения за кривой ACLR. Сначала, после моделирования пропускной способности одиночной системы Thrsingle, вводится соответствующая помеха в канал связи системы NB-IoT. В это время получается пропускная способность системы LTE. Потери пропускной способности системы, генерируемые системой NB-IoT, рассчитываются, как показано в уравнении (1): Throughputloss=1-Thrmulti/Thrsin gle (1) Наблюдение за производительностью системы NB-IoT с помощью кривой SINR. Сначала моделируется кривая SINR отдельной системы, и вводится влияние на канал соответствующей системы LTE. Аналогичным образом получена кривая SINR системы NB-IoT. По сравнению со случаем отсутствия влияния, наблюдение за потерей кривой SINR в случае влияния показывает, что если потеря SINR составляет менее 1 дБ, показатели производительности сосуществования систем могут быть достигнуты.
2.2 Параметры расчета С точки зрения крупномасштабных сценариев сосуществования, в автономных сценариях необходимо учитывать влияние сосуществования систем NB-IoT и LTE в восходящем и нисходящем каналах. В сценариях работы в полосе частот и защитной полосе необходимо учитывать влияние NB-IoT. Влияние сосуществования системы и системы LTE в восходящем канале.
2.3 Анализ результатов 2.3.1 Результаты моделирования нисходящей линии связи в автономном сценарии В автономном сценарии несущие частоты составляют 900 МГц и 2 000 МГц. В нисходящем канале связи шаг поднесущих в системе NB-loT унифицирован до 20 кГц, а ситуация сосуществования в нисходящем канале показана в таблице 2.
(1) Частота составляет 900 МГц. Рассчитайте потери пропускной способности системы LTE. На рисунке 1 показаны результаты моделирования потерь пропускной способности системы LTE при несущей частоте 900 МГц. Распределение SINR системы NB-IoT оценивается путем оценки критериев потерь компонентов системы в ситуации сосуществования. На рисунке 2 показано распределение S1NR системы NB-IoT при несущей частоте 900 МГц.
(2) Частота составляет 2 000 МГц. Когда несущая частота составляет 2 000 МГц, потери пропускной способности, на которые влияет сосуществование в системе LTE, показаны на рисунке 3. Когда несущая частота составляет 2 000 МГц, распределение SINR помех сосуществования в системе NB-IoT показано на рисунке 4.
4 Потери SINR нисходящего канала системы LTE, 2 000 МГц На платформе для моделирования сосуществования систем NB-IoT и LTE при запуске программы моделирования результаты статистического воздействия являются двунаправленными. Шаблон БС системы GSM может быть применен к системе NB-IoT, и в полосе интерференции системы LTE частотная компенсация центральной частоты системы NB-IoT считается более 600 кГц, а эквивалентный ACLR - более 60 дБ. Таким образом, потери пропускной способности системы LTE составляют менее 1%. Хотя предполагается, что АЧХ UE системы GSM применима к системе NB-loT, в пределах полосы влияния системы LTE частотная компенсация центральной частоты системы NB-loT составляет более 600 кГц, а эквивалентная АЧХ считается более 58 дБ. Таким образом, SINR системы NB-loT мал по сравнению с потерей SINR, которая не оказывает влияния. Приведенный выше анализ показывает, что системы NB-loT и LTE могут сосуществовать в нисходящем канале в независимых сценариях и удовлетворять требованиям к производительности системы при сосуществовании.
2.3.2 Результаты моделирования автономного сценария восходящей линии связи В автономном сценарии несущие частоты составляют 900 МГц и 2 000 МГц, а сосуществование каналов показано в таблице 3.
Предполагается, что UE ACLR системы NB-IoT является плоским в пределах полосы пропускания системы LTE и имеет значение 40 дБ. По результатам моделирования потери пропускной способности системы LTE составляют менее 5%. В пределах полосы влияния системы LTE частотная компенсация центральной частоты системы NB-IoT составляет более 600 кГц, а эквивалентный ACLR - более 60 дБ. Таким образом, при однотональной и многотональной передаче системы NB-IoT потери пропускной способности системы LTE очень малы.
Если предположить, что АЧХ БС системы GSM подходит для системы NB-IoT в пределах полосы интерференции системы LTE, то частотная компенсация центральной частоты системы NB-IoT составляет более 600 кГц, а эквивалентная АЧХ - более 58 дБ. Поэтому при однотональной и многотональной передаче системы NB-IoT потери SINR системы NB-IoT невелики.
Исходя из приведенного выше анализа, если ACLR системы NB-IoT превышает 40 дБ, а ACS - 40 дБ, требования к производительности могут быть выполнены при совместном использовании восходящих каналов между системами NB IoT и LTE в автономном сценарии.
2.3.3 Результаты моделирования сценария охранной полосы В сценарии охранной полосы сосуществование систем NB-IoT и LTE несколько отличается от автономного сценария. В таблице 4 показан сценарий сосуществования систем NB-IoT и LTE.
Из результатов моделирования видно, что параметры производительности систем NB-IoT и LTE находятся в допустимом диапазоне, и системы NB-IoT и LTE могут сосуществовать в сценарии защитной полосы.
В автономном сценарии нисходящей линии связи потери пропускной способности системы LTE составляют менее 1%. Потери SINR системы NB-loT малы по сравнению с потерями SINR, которые не оказывают влияния. В автономном сценарии восходящей линии связи потери SINR системы NB-IoT очень малы. В сценарии защитной полосы снижение производительности систем NB-IoT и LTE находится в пределах допустимого диапазона в заданной модели утечки, и системы NB-IoT и LTE могут сосуществовать в сценарии защитной полосы. В внутриполосном сценарии снижение производительности систем NB-IoT и LTE находится в пределах допустимого диапазона, и системы NB-IoT и LTE могут сосуществовать в внутриполосном сценарии при настройке модели утечки.
Системы NB-IoT и GSM могут сосуществовать в нисходящем канале в автономных сценариях. UE ACLR системы NB-IoT является плоским в полосе помех системы GSM со значением от 20 до 25 дБ. и системы GSM могут сосуществовать в восходящей линии связи в автономном сценарии.
Автор статьи: Юй Сяоян
Ключевые слова: nb-iot dtu