Сеть радиодоступа

Канал линии "вниз" (Downlink)

Общая информация


Радиодоступ в нисходящем канале организован по технологии мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (Orthogonal Frequency Division Multiplexing – OFDM). Кол-во антенных портов – 1 или 2 (в последнем случае используется схема с разнесением передачи – Transmit Diversity Space-Time-Block-Codes, TD STBC).

Каждый OFDM символ содержит 12 поднесущих. Разнос поднесущих – 15кГц (что формирует полосу, шириной 12*15=180кГц). Семь OFDM символов с нормальным циклическим префиксом (CP) формируют один слот, в полной аналогии с сетью LTE, что является критичным для работы в полосе сети LTE (in-band operation). Два слота формируют один субфрейм (SF), десять субфреймов формирую один радио-фрейм (RF). 1024 радио-фрейма формируют один системный фрейм (system frame), 1024 системных фрейма формируют один гиперфрейм (hyper frame), длительностью немногим менее 3-х часов.

Рис. 5:

Канал линии вниз

Минимальной единицей для переноса информации является ресурсный элемент (RE – Resource Element), формируемый одной поднесущей на длительности одного символа –элементарный квадрат на Рис. 5).

Рис. 6:

Ресурсный элемент

По аналогии с физическим идентификатором соты (physical cell ID – PCI) сети LTE определен узкополосный физический идентификатор соты (Narrowband Physical Cell ID – NCellID) сети NB IoT, принимающий значение в диапазоне от 1 до 503.

Структура формирования физического канала линии "вниз"


Общая структура формирования физического канала линии "вниз" (для случая использования двух антенных портов) показана на Рис. 7:

Рис. 7:

Структура формирования физического канала линии "вниз"

Вычисление CRC
Модуль "Вычисление CRC" обеспечивает вычисление и присоединение к блоку входных данных контрольной суммы (циклического избыточного кода – Cyclic Redundancy Check, CRC), предназначенной для проверки целостности данных на приемной стороне.

Блок выходных данных формируется следующим образом:

Вычисление CRC

где
ak – блок входных данных длиной A
pk – блок CRC длиной L
ck – блок выходных данных длиной K=A+L
Для канала NPBCH длина блока CRC L=16
Для канала NPDCCH длина блока CRC L=16;
Для канала NPDSCH длина блока CRC L=24.

Значением CRC является остаток от деления многочлена, соответствующего входным данным, на порождающий полином, приведенный в рекомендации 3GPP TS 36.212.

Канальное кодирование
Модуль "Канальное кодирование" кодирует блок данных, полученных от модуля "Вычисление CRC", посредством "сверточного кодера с нейтрализацией хвоста (Tail biting convolutional encoder)" при длине памяти, равной 7 и скорости кодирования равной 1/3. На выходе кодера мы получаем три части выходного потока Канальное кодирование,
где

Канальное кодирование 

т.е. суммарная длина всех трех частей выходного потока равна трем длинам входного потока.

Канальное кодирование обеспечивает обнаружение и исправление ошибок, внесенных при передаче потока данных через сеть связи.

Рис. 8:

Канальное кодирование

Перемежение и выравнивание скорости
Модуль "Перемежение и выравнивание скорости" с одной стороны обеспечивает минимизацию влияния пачек ошибок (за счет процедуры перемежения данных), с другой стороны – согласует скорость передачи данных, требуемую транспортным каналом, со скоростью передачи данных, которую может обеспечить физический канал за счет исключения или повторения некоторых битов кодового блока, полученного на предыдущем шаге. Схема модуля приведена ниже и детально описана в рекомендации 3GPP TS 36.212 (п. 5.1.4.2).

Рис. 9:

Перемежение и выравнивание скорости

Три блочных перемежителя преобразуют входные последовательности Перемежение и выравнивание скорости, длиной D, в выходные последовательности Перемежение и выравнивание скорости, длиной KП, где:

Перемежение и выравнивание скорости

– кол-во столбцов матрицы перемежения

  – кол-во строк матрицы перемежения,

D - минимальное целое число, удовлетворяющее выражению 

Битовый накопитель объединяет три входные последовательности , длиной KП, в одну выходную последовательность wk, диной 3•KП.

Функция "Повторения / прореживания" повторяет и/или исключает некоторые биты входной последовательности wk, формируя выходную последовательность, имеющую требую длину E.

Скремблирование
Функция "Скремблирования" обеспечивает M2M-терминалу (M2M-UE) возможность выбора и приема только предназначаемых ему блоков данных за счет использования временного идентификатора терминала (C-RNTI), а также позволяет M2M-терминалу определять тип блоков информации, переносимых каналом PDCCH.
Суть процедуры скремблирования заключается в поэлементном суммировании по "модулю 2" битов блока входящей последовательности b(i) с битами скремблирующего кода c(i):

где i = 0, 1, …, Mbit - 1, Mbit = E
Псевдослучайная последовательность скремблирующего кода определяется последовательностью Голда с инициализирующим значением cinit. В общем случае cinit зависит от физического идентификатора соты сети NB-IoT (NCellID), номера радио-фрейма (nf), номера 1-го слота в структуре фрейма, используемого для передачи (ns) и временным идентификатором RNTI.

Модуляция
В нисходящем канале технологии NB-IoT используется только 4-х позиционная модуляция QPSK, позволяющая за один такт переносить 2 бита информации.

Результатом модуляции является блок комплексных информационных символов:
d(0), d(1), …, d(Msymb-1),
для случая QPSK модуляции Msymb = Mbit / 2

Рис. 10:

Модуляция

Распределение по потокам (layers)
Суть процедуры размещения по потокам заключается в формировании нескольких параллельных потоков комплексных символов, соответствующих кол-ву используемых антенных портов. Технология NB-IoT предусматривает возможность работы с одним или двумя портами антенн (в режиме разнесения передачи – Transmit Diversity Space-Time-Block-Codes, TD STBC).

Для случая работы с одним портом процедура размещения по уровням де-факто не выполняется и результатом ее работы будет выходная последовательность x, эквивалентная входной последовательности d:

Распределение по потокам (layers)

Для случая работы с двумя портами в результате работы процедуры будут сформированы две выходных последовательности x0 и x1, содержащие соответственно четные и нечетные члены входной последовательности d:

Предкодирование
После процедуры размещения по потокам сформированные последовательности символов подвергаются процедуре предварительного кодирования, результатом которой является новый набор последовательностей (одной или двух). Каждая последовательность в дальнейшем будет использоваться для формирования сигнала на соответствующем порту антенны.

При работе с одним портом выходная последовательность модуля эквивалентна входной:

При работе с двумя портами с использованием кода Аламоути (Alamouti) формируются две выходных последовательности  и :

При таком кодировании в разных антеннах передается один и тот же поток данных, но закодированный по-разному (как показано на Рис. 11). Это дает энергетический выигрыш в условиях переотражений сигнала.

Рис. 11:

Кодирование с помощью кода Аламоути имеет интересное свойство – если в одном временном интервале (четном или нечетном) излучаемые разными антеннами сигналы противофазны, то в другом (парном нечетном или четном) интервале они синфазны (Табл. 4).

Табл. 4:

Битовая

Символы модуляции

Прекодированные символы

последовательность

Четные интервалы

Нечетные интервалы

b(0), b(1)

b(2), b(3)

d(0)

d(1)

y0(0), y1(0)

y0(1), y1(1)

00

00

1+j

1+j

1+i

1+i

-1+i

1-i

00

01

1+j

1-j

1+i

1-i

-1-i

1-i

00

10

1+j

-1+j

1+i

-1+i

1+i

1-i

00

11

1+j

-1-j

1+i

-1-i

1-i

1-i

01

00

1-j

1+j

1-i

1+i

-1+i

1+i

01

01

1-j

1-j

1-i

1-i

-1-i

1+i

01

10

1-j

-1+j

1-i

-1+i

1+i

1+i

01

11

1-j

-1-j

1-i

-1-i

1-i

1+i

10

00

-1+j

1+j

-1+i

1+i

-1+i

-1-i

10

01

-1+j

1-j

-1+i

1-i

-1-i

-1-i

10

10

-1+j

-1+j

-1+i

-1+i

1+i

-1-i

10

11

-1+j

-1-j

-1+i

-1-i

1-i

-1-i

11

00

-1-j

1+j

-1-i

1+i

-1+i

-1+i

11

01

-1-j

1-j

-1-i

1-i

-1-i

-1+i

11

10

-1-j

-1+j

-1-i

-1+i

1+i

-1+i

11

11

-1-j

-1-j

-1-i

-1-i

1-i

-1+i

Распределение по ресурсным элементам
Для каждого антенного порта, используемого для передачи физических каналов, значения комплексных символов

 

распределяются на ресурсные элементы (kf, lt), либо выделенные планировщиком базовой станции (для каналов NPDSCH и NPDCCH), либо жестко определенные стандартом (для канала NPBCH). При распределении комплексных символов на ресурсные элементы (kf, lt), начиная со стартового ресурсного элемента, сначала увеличивается индекс kf, затем индекс lt. Ресурсные элементы, зарезервированные для передачи сигналов NPSS, NSSS, NRS, CRS, не используются для передачи данных каналов NPDSCH, NPDCCH, NPBCH.

Генерация OFDM сигнала
Описание алгоритма формирования OFDM сигнала посредством дискретного преобразования Фурье (DFT) приведено в 3GPP TS 36.211 (п.10.2.8).
При этом используется следующие значения циклического префикса:

Конфигурация

Циклический префикс NCP

Нормальный циклический префикс

?f=15кГц

160 для l=0
144 для l=1..6

Расширенный циклический префикс

?f=15кГц

512 для l=0..5

Единица базового времени Ts = 1 / (15000 x 2048) секунд.

Организация каналов


В нисходящем канале ("к абоненту") определены пять логических каналов:
 -  BCCH (Broadcast Control Channel) – широковещательный канал, переносящий системную информацию (MIB) всем M2M-терминалам (M2M-UE) в соте;
 -  PCCH (Paging Control Channel) – канал посылки пейджинговых сообщений для M2M-UE, местонахождение которых не определено с точностью до соты;
 -  CCCH (Common Control Channel) – общий канал для передачи управляющей информации M2M-терминалу до назначения ему выделенного канала управления (DCCH);
 -  DTCH (Dedicated Traffic Channel) – индивидуальный канал трафика M2M-UE;
 -  DCCH (Dedicated Control Channel) – индивидуальный выделенный канал управления для передачи управляющей информации M2M-UE.

Информацию логических каналов после обработки на RLC/MAC уровнях размещают в транспортных каналах для дальнейшей передачи по радиоинтерфейсу в физических каналах. В Nb-IoT определены 3 транспортных канала:
 -  BCH (Broadcast Channel) – транспортный вещающий канал;
 -  PCH (Paging Channel) – транспортный пейджинговый канал;
 -  DL-SCH (Downlink Shared Channel) – транспортный канал с разделением пользователей линии "вниз";

и три физических канала:
 -  NPBCH (Narrowband Physical Broadcast Channel) – широковещательный физический канал;
 -  NPDCCH (Narrowband Physical Downlink Control Channel) – физический канал управления;
 -  NPDSCH (Narrowband Physical Downlink Shared Channel) – физический канал с разделением пользователей.

Также в Nb-IoT определены два физических сигнала, используемые для целей синхронизации и измерений:
 -  NRS (Narrowband Reference Signal) – референсный сигнал,
 -  NPSS / NSSS (Primary / Secondary Synchronization Signals) – сигналы первичной и вторичной синхронизации.

Взаимосвязь между логическими, транспортными и физическими каналами линии "вниз" показана на Рис. 12.

Рис. 12:

Организация каналов

При использовании режима работы в полосе сети LTE (in-band operation) физические каналы и сигналы сети NB-IoT (NPBCH, NPDSCH, NPDSCH, NRS NPSS и NSSS) не могут утилизировать ресурсные элементы, используемые для передачи референсных сигналов (CRS) и управляющего канала (PDCCH) сети LTE. Для автономного режима работы (Stand alone operation) и режима работы в защитной полосе (Guard band operation) такого ограничения нет. Тем не менее, учитывая, что до окончания процедур синхронизации и декодирования мастер блока (MIB) M2M-терминал не имеет информации о режиме работы, канал NPBCH и сигналы NPSS и NSSS никогда не утилизируют первые три OFDM символа, которые могут быть использованы для управляющего канала сети LTE (PDCCH).

На Рис. 13 показано распределение субфреймов между физическими каналами и сигналами.

Рис. 13:

Организация каналов

Референсные сигналы


Референсные сигналы (narrowband reference signal – NRS) передаются в каждом субфрейме (SF). В зависимости от используемой схемы передачи, NRS передаются либо на одном антенном порту, либо на двух. Индекс псевдослучайной последовательности, используемой для формирования NRS, а также местоположение ресурсного элемента в частотно-временной структуре субфрейма, определяется значением физического идентификатора соты – NCellID (по аналогии с референсными сигналами сети LTE – CRS).

Для передачи референсных сигналов NRS определен номер порта антенны 2000. При использовании схемы передачи с двумя антеннами – номера портов 2000 и 2001 соответственно.

Если используется режим работы "in-band operation", то в полосе радиочастот, выделенной для NB-IoT, осуществляется вещание не только референсных сигналов NRS (сети NB-IoT), но и референсных сигналов CRS (сети LTE). При этом значение физического идентификатора соты сети NB-IoT (NCellID) может как совпадать, так и не совпадать с физическим идентификатором соты сети LTE (PCI), что фиксируется параметром "opeartionMode" MIB-NB.

Частотно-временная структура субфрейма для одной и двух антенн соответственно приведена ниже. Для различных физических идентификаторов соты (NCellID) местоположение NRS в частотной области (относительно ситуации, приведенной на схеме) сдвигается на значение "NCellID mod 3".

Ресурсные элементы, используемые для вещания референсных сигналов NRS и CRS (для "in-band operation"), не могут использоваться для передачи полезной нагрузки. Также при использовании схемы передачи с двумя антеннами на время передачи NRS/CRS одной антенной через вторую антенну передача не осуществляется.

Рис. 14:

Рис. 15:

Сигналы синхронизации


Для обеспечения синхронизации M2M-терминала с фреймовой структурой сети и определения физического идентификатора соты (NCellID) сеть NB-IoT передает первичный (Narrowband Primary Synchronization Signal NPSS) и вторичный (Narrowband Secondary Synchronization Signal - NSSS) сигналы синхронизации (аналогично концепции синхронизации сети LTE).

Первичный сигнал синхронизации (Narrowband Primary Synchronization Signal – NPSS)
NPSS обеспечивает M2M-терминалу (M2M-UE) возможность синхронизации с временной структурой сети с точностью до радио-фрейма, и затем вычисление смещения частоты собственного генератора терминала и его подстройку.

NPSS транслируется в 5-ом субфрейме каждого радифрейма в ресурсных элементах (kf, lt), где kf = 0..10, lt = 3..13, т.е. в частотной области сигнал передается на всех ресурсных элементах 5-го субфрейма, за исключением последнего, во временной – на всех, кроме первых 3-х. В качестве сигнала в частотной области используется 11-ти элементная последовательность Задова-Чу с корневым индексом равным 5:

Первичный сигнал синхронизации

Вторичный сигнал синхронизации (Narrowband Secondary Synchronization Signal – NSSS)
NSSS обеспечивает определение физического идентификатора соты NCellID и номера радио-фрейма внутри блока длительностью 80мс, что позволяет принять канал NPBCH.
NSSS транслируется в последнем (9-ом) субфрейме только четных радио-фреймов в ресурсных элементах (kf, lt), где kf = 0..10, lt = 3..13. В качестве сигнала в частотной области используется 131-но элементная последовательность Задова-Чу, скремблированная и циклически сдвинутая (в соответствии с номером радио-фрейма). Корневой индекс последовательности Задова-Чу и номер скремблирующей последовательности определяются значением физического идентификатора соты (NCellID). Размер циклического сдвига определяется номером радио-фрейма в структуре суперфрейма.

Вторичный сигнал синхронизации

bq (0..127) – скремблирующая последовательность из элементов, принимающих значения -1 или 1. Последовательности приведены в таблице 10.2.7.2.1-1 рекомендации 3GPP TS 36.211.

nf  – номер радио-фрейма
Qf = 33/132  (nf / 2)mod 4 – размер циклического сдвига
u = (NCellID mod 126) + 3 – root sequence index
n' = n mod 131

Рис. 16:

При использовании режима работы в полосе сети LTE (in-band operation) на время передачи референсных символов сети LTE (CRS) сигналы синхронизации сети NB-IoT (NPSS и NSSS) не вещаются (выкалываются).

Системная информация


Для корректного и эффективного функционирования сети базовая станция передает всем M2M-терминалам, находящимся в зоне ее действия (M2M- UE), системную информацию (SI – System information), включая информацию о полосе канала (bandwidth), параметры, требуемые для выбора соты, настройки канала множественного доступа (PRACH - Physical Random Access Channel), значения таймеров и пр.

Системная информация разделяется на блок мастер-информации (MIB-NB – MasterInformationBlock-NB) и блоки системной информации (SIB-NB – SystemInformationBlocks-NB).

MIB-NB передается с периодом 640 мс в 0-ом субфрейме. Для передачи используется физический канал NPBCH.
Блок системной информации типа 1 (SIB1-NB – SystemInformationBlockType1-NB) передается с периодом 2560 мс в 4-м субфрейме. Для передачи используется физический канал NPDSCH. При этом кол-во повторов внутри периода 2560 мс и номер радио-фрейма для первой передачи определяется конфигурацией сети и физическим идентификатором соты (NCellID) в соответствии с таблицами 16.4.1.3-3, 16.4.1.3-4 3GPP TS 36.213.
Передача последующих SI сообщений осуществляется внутри соответствующих временных окон (SI-window), определенных в SIB1-NB. Каждый SIB-NB ассоциируется со своим временным окном. При этом временные окна для передачи различных SIB-NB имеют одинаковую (и конфигурируемую) длину, не перекрываясь во времени.

Изменение системной информации осуществляется в соответствии с концепцией периодов модификации. Внутри одного периода модификации повторяемые блоки информации должны транслироваться без изменений. Границы периода модификации задаются через системный номер фрейма (SFN) и номер гиперфрейма (hyperSFN), например, (hyperSFN•1024+SFN)  mod 4096=0. Блок MIB-NB включает поле systemInfoValueTag, которое индицирует – произошли ли изменения системной информации по сравнению с предыдущим периодом модификации. Абонентское устройство может использовать это значение для понимания актуальности сохраненной системной информации.

Блок мастер-информации (MIB-NB) имеет размерность 34 бита и включает следующие модули:
A)  4 бита: systemFrameNumber-MSB – старшие четыре бита системного номера фрейма (SFN – System Frame Number). При этом 6 младших битов SFN определяются после декодирования NPBCH, основываясь на том, что NPBCH транслируется сетью в радио-фреймах с SFN mod 64 = 0.
B)  2 бита: hyperSFN-LSB - младшие два бита номера гиперфрейма (hyper frame number). При этом 8 старших бита передаются в SIB1-NB. Номер гиперфрейма hyperSFN инкрементируется при переходе через 0 системного номера фрейма (SFN), представляющего собой циклический счетчик.
C)  4 бита: schedulingInfoSIB1 - определяет расписание передачи блоков systemInformationBlockType1-NB (SIB1-NB). Фактически представляет собой индекс таблицы 16.4.1.3-3 3GPP TS 36.213.
D)  5 битов: systemInfoValueTag – определяет изменение системной информации.
E)  1 бит: ab-Enabled – индицирует активацию блокировки доступа (access barring). Перед активацией RRC соединения требуется чтение SIB14-NB.
F)  7 бит: operationModeInfo – индицирует режим работы:
  -  Inband-SamePCI – работа в полосе сети LTE с единым физическим идентификатором соты сетей NB-IoT и LTE (NCellID / PCI). В соответствии с таблицей 16-8.1 3GPP TS 36.213 определяются значение сдвига центральной частоты PRB относительно сетки сканирования частот (±2.5кГц, ±7.5кГц) и номер PRB сети LTE, выделенного для NB-IoT технологии.
  -  Inband-DifferentPCI – работа в полосе сети LTE с различными физическими идентификаторами соты сетей NB-IoT и LTE (NCellID / PCI). Передаются данные о сдвиге центральной частоты PRB, выделенного для NB-IoT технологии, относительно сетки сканирования частот (±2.5кГц, ±7.5кГц) и кол-во антенн сети LTE.
  -  GuardBand – работа в защитной полосе сети LTE. Передаются данные о сдвиге центральной частоты PRB относительно сетки сканирования частот (±2.5кГц, ±7.5кГц).
  -  Standalone – автономный режим работы.
G)  11 бит – зарезервированы для будущего использования.

Ниже приведена сводная таблица по информации, передаваемой в различных блоках системной и мастер информации.

Табл. 5:

MIB/SIB

Описание

MIB-NB

Существенная информация, необходимая для доступа в сеть и приема последующего блока системной информации SIBType1-NB.

SIBType1-NB

Данные о сети, включая

  • идентификатор сети (PLMNId),
  • код зоны поиска (TAC),
  • идентификатор соты (CellId),
  • уровни доступа (минимальные уровни RSRP, RSRQ для выбора / перевыбора соты),
  • максимальная излучаемая мощность M2M-терминалом,
  • информация о текущем и доступных частотных диапазонах,
  • "Control Region Size", определяющий стартовый OFDM символ для передачи NPDCCH,

        а также данные по расписанию передачи остальных SIB.

SIBType2-NB

Данные о конфигурации радиоресурсов, включая:

  • информацию о конфигурации канала случайного доступа (NPRACH),
  • информацию о конфигурации канала управления (NPDCCH)
  • информацию о конфигурации физических каналов с разделением пользователей (NPDSCH, NPUSCH),
  • информацию о регулировке мощности,

а также системные таймеры.

SIBType3-NB

Информация о перевыборе соты внутри частотного диапазона (intra-frequency) и между частотными диапазонами (inter-frequency).

SIBType4-NB

Информация о соседних сотах внутри частотного диапазона (intra-frequency).

SIBType5-NB

Информация о соседних сотах между частотными диапазонами (inter-frequency).

SIBType14-NB

Параметры блокировки.

SIBType16-NB

Данные точного времени.

M2M-терминал всегда должен иметь актуальные версии MIB-NB, SIB1-NB - SIB5-NB. Актуализировать версию SIB14-NB и SIB16-NB допускается при запросе соответствующей функциональности, например, при установке поля блокировки доступа MIB-NB (access barring - AB) требуется получение актуальной копии SIB14-NB.

Чтение и обработка блоков системной информации выполняются только в режиме RRC_IDLE. M2M-терминалы (M2M-UE), находящиеся в состоянии RRC_CONNECTED, уведомляются об изменении системной информации посредством процедуры пейджинга (Paging), либо процедуры прямого указания (Direct Information). Также возможна реализация, при которой базовая станция (eNodeB) при изменении системных данных переводит все M2M-UE из режима RRC_CONNECTED в режим RRC_IDLE.

Физический канал NPBCH


NPBCH – Narrowband Physical Broadcast Channel (широковещательный физический канал) переносит информацию мастер-блока (MIB-NB – Narrowband Master Information Block). MIB-NB имеет размер 34 бита, период передачи – 640 мс. На Рис. 17 представлена структурная схема формирования блока данных для передачи через NPBCH.

Рис. 17:

Блок данных MIB-NB длиной 1600бит (после выполнения процедур вычисления и вставки CRC, канального кодирования, перемежения и выравнивания скорости) разделяется на 8 независимых блоков, длиной 200бит каждый. Первый блок передается в 0-ом субфрейме радио-фрейма, для которого соблюдается условие SFN mod 64 = 0 и затем повторяется в 7-ми последующих радио-фреймах. Далее аналогичным образом идет передача блоков со 2-го по 8-ой. Таким образом, каждый блок передается 8 раз в течение 80 мс.

Символы, переносящие информацию NPBCH, не занимают ресурсные элементы, выделенные для трансляции референсных сигналов сети LTE и сети NB-IoT (CRS / NRS), а также первые три OFDM символа предназначенные для передачи канала PDCCH сети LTE. Местоположение референсных сигналов в частотной области зависит от NCellID, значение которого определяется по результатам приема сигнала NSSS. При этом всегда предполагается, что используются 4 антенных порта для передачи CRS сети LTE и 2 антенных порта для передачи NRS сети NB-IoT. Истинное кол-во портов будет определено только по результатам чтения и декодирования MIB-NB.

Рис. 18:

Физический канал NPDCCH


NPDCCH – Narrowband Physical Downlink Control Channel (физический канал управления линии «вниз») обеспечивает:

1. Выделение ресурсов трафикового канала линии "вверх" (NPUSCH) для передачи пользовательского трафика.

2. Выделение ресурсов трафикового канала линии "вниз" (NPDSCH) для передачи:

- пользовательского трафика;

- отклика на запрос случайного доступа – RAR;

- сообщения прямого указания (Direct Information);

- сообщения пейджинга (Paging).

Выделение ресурсов обеспечивается через команды планирования, передаваемые базовой станцией посредством блоков управляющей информации ((Downlink control information – DCI). Рекомендация 3GPP TS 36.212 (п.6.4.3) определяет три формата блоков DCI (см. Табл. 6).

Табл. 6:

Формат DCI

Размер (бит)

Описание

Скремблирование

N0

23

Используется для выделения ресурсов трафикового канала линии "вверх" (NPUSCH) в рамках процедуры uplink scheduling grant. Включает идентификаторы выделенных ресурсов, кол-во повторов, схему модуляции и кодирования (MCS), задержку передачи данных, 3GPP TS 36.212, п. 6.4.3.1

C-RNTI

N1

23

Используется для выделения ресурсов трафикового канала линии "вниз" (NPDSCH) и ресурсов для передачи сообщений в рамках процедуры случайного доступа (Random Access Response – RAR). Включает идентификаторы выделенных ресурсов, кол-во повторов, схему модуляции и кодирования (MCS), задержку передачи данных (3GPP TS 36.212, п. 6.4.3.1), ресурсы трафикового канала NPUSCH для подтверждения M2M-терминалом приема данных (ACK/NACK), 3GPP TS 36.212, п. 6.4.3.2

C-RNTI / RA-RNTI

N2

15

Сообщение пейджинга (Paging) и прямого указания (Direct Indication), используемого для индикации изменения системной информации

P-RNTI

Механизм определения форматов DCI пользовательским терминалом следующий:

- если CRC скремблирована P-RNTI и первый бит сообщения установлен в значение "0", то принятый NPDCCH имеет формат N2 (выделение ресурсов NPDSCH для передачи Direct Information);

- если CRC скремблирована P-RNTI и первый бит сообщения установлен в значение "1", то принятый NPDCCH имеет формат N2 (выделение ресурсов NPDSCH для передачи Paging);

- если CRC скремблирована RA-RNTI, то принятый NPDCCH имеет формат N1 (выделение ресурсов NPDSCH для передачи отклика на запрос случайного доступа - RAR);

- если CRC скремблирована C-RNTI и первый бит сообщения установлен в значение "1", то принятый NPDCCH имеет формат N1 (выделение ресурсов NPDSCH для передачи пользовательского трафика);

- если CRC скремблирована C-RNTI и первый бит сообщения установлен в значение "0", то принятый NPDCCH имеет формат N0 (выделение ресурсов NPUSCH для передачи пользовательского трафика).

NPDCCH передается в элементах канала управления (Narrowband Control Channel Elements - NCCEs). Рекомендация 3GPP TS 36.211 (п. 10.2.5) определяет два NCCE (см. пример на Рис. 19):

- NCCE-0 - передается на поднесущих 0-5 субфрейма,

- NCCE-1 - передается на поднесущих 6-11

и два формата канала NPDCCH – "format-0" и "format-1".

При использовании "format-0" один блок информации DCI передается в одном NCCE (AL-1). Соответственно, в одном субфрейме мультиплексируются два блока DCI. При использовании "format-1" один блок DCI передается в двух агрегированных NCCE (AL-2), что приводит к снижению скорости кодирования, но и повышению помехоустойчивости. Другой путь повышения помехоустойчивости заключается в увеличении числа повторений блока DCI.

NCCE не передаются в ресурсных элементах, используемых для передачи референсных сигналов (NRS, CRS), а также сигналов PDCCH сети LTE (при использовании режима работы в полосе сети LTE – in-band operation). Стартовый OFDM символ для передачи NPDCCH (INSTART) определяется значением параметра eutraControlRegionSize, передаваемого в NB-SIB1.

Рис. 19:

Рекомендация 3GPP TS 36.213 (п.16.6) определяет три пространства поиска каналов NPDCCH:
 - Type1-NPDCCH-common_search_space – общее пространство поиска, используемое для передачи сообщений пейджинга и прямого указания;
 - Type2-NPDCCH-common_search_space – общее пространство поиска, используемое для передачи сообщений в рамках процедуры случайного доступа к сети (random access);
 - UE-specific search space – пространство поиска, используемое для передачи сообщений конкретным M2M-терминалам (M2M-UE).

Конфигурация канала NPDCCH для каждого пространства поиска, включая уровень агрегации, максимальное кол-во повторов и номер начального субфрейма определяется в рамках процедуры установления или модификации RRC соединения (для UE-specific search space) или при декодировании блока системной информации SIB2-NB (для Type1-NPDCCH-common_search_space, Type2-NPDCCH-common_search_space) в соответствии с рекомендацией 3GPP TS 36.213 (п.16.6).
При этом актуальное кол-во повторов канала NPDCCH может отличаться от установленного максимального значения (см. Табл. 7).

Табл. 7:

Максимальное кол-во повторов

(Rmax – 2 в целой степени в диапазоне от 1 до 2048)

Реальное кол-во повторов

1

1

2

1, 2

4

1, 2, 4

Больше или равно 8

Rmax/8, Rmax/4, Rmax/2, Rmax

В случае, если актуальное кол-во повторов меньше максимального числа, оставшиеся SF могут использоваться для NPDCCH каналов, предназначенных другим M2M-терминалам (M2M-UE). Например, если максимальное кол-во повторов определено как 4, то все SF могут содержать DCI одного M2M-UE (с 4-мя повторами), двух (с 2-мя повторами) или четырех (без повторов). При этом терминал должен осуществлять мониторинг всех кандидатов.

При выделении ресурсов для передачи данных в нисходящем канале (DL) блок DCI содержит величину сдвига между окончанием передачи NPDCCH канала и началом передачи NPDSCH (не менее 4мс), а также величину сдвига между завершением передачи NPDSCH и началом передачи HARQ подтверждения (не менее 12мс). Для сравнения LTE PDSCH передается в том же TTI, что и соответствующий PDCCH. Данное различие обусловлено тем обстоятельством, что в сетях NB-IoT отсутствуют требования на минимизацию задержки передачи данных.

При выделении ресурсов для передачи данных в восходящем канале (UL) величина сдвига между окончанием передачи NPDCCH и началом передачи NPUSCH, передаваемая в блоке DCI, составляет не менее 8мс. HARQ должен передаваться не менее, чем через 3мс после NPUSCH.

Рис. 20:

Формирование физического канала PDCCH происходит в соответствии с пунктом 6.1.2.

Физический канал NPDSCH


NPDSCH – Narrowband Physical Downlink Shared Channel (физический канал с разделением пользователей линии «вниз») обеспечивает:
 - передачу индивидуальных данных M2M-терминалу (M2M-UE);
 - передачу системных данных;
 - передачу сигнала вызова M2M-UE (paging).

Первые символы субфрейма NPDSCH резервируются для канала PDСCH сети LTE (только при работе в режиме "in-band operation") и не используются для передачи полезной нагрузки технологии NB-IoT. По аналогии с описанным выше субфреймом NPDCCH, стартовый OFDM символ для передачи NPDSCH (lDataStart) определяется значением параметра eutraControlRegionSize, передаваемого в NB-SIB1. В режимах работы, отличных от "in-band operation", значение lDataStart равно 0.

Максимальный размер транспортного блока (TBS) для канала NPDSCH составляет 680 бит. Транспортный блок размещается в NSF субфреймах и повторяется NRep раз. Таким образом, результирующий блок данных NPDSCH передается в NSF х NRep последовательных субфреймах. Значения параметров NSF и NRep M2M-терминал получает из DCI канала управления NPDCCH.

Технология NB-IoT предусматривает режимы работы с подтверждением и без подтверждения получения M2M-терминалом данных канала NPDSCH. Режим работы индицируется наличием параметра ack-NACK-NumRepetitions DCI.

3GPP определяет механизм работы технологии NB-IoT с несколькими несущими (multi-carrier). В этом случае в режиме соединения с сетью (connected state) возможно выделение ресурса в дополнительном частотном блоке 180кГц для передачи трафика канала NPDSCH.

Передача SIB1-NB
Блок системной информации SIB1-NB передается через канал NPDSCH. Период передачи составляет 256 радио-фреймов (или 2560мс). Номер первого радио-фрейма для передачи определяется физическим идентификатором соты (NCellID) и кол-вом повторов. Передача ведется в субфрейме SF4. Первые три символа не используются (по аналогии с MIB-NB). Ресурс, выделенный для передачи SIB1-NB фиксирован и поэтому не индицируется посредством канала NPDCCH. Размер транспортного блока (208, 328, 440 или 680) и кол-во повторений (4, 8 или 16) индицируется блоком мастер-информации (MIB-NB).

Период модификации SIB1-NB соответствует 4096 радио-фреймов (или 40,96 секунд). Факт модификации индицируется посредством DCI format 2 канала NPDCCH (прямое указание – Direct Indication).

Канал линии "вверх" (Uplink)

Общая информация


Радиодоступ в восходящем канале организован по технологии множественного доступа с частотным разделением каналов на одной несущей частоте (Single Carrier Frequency Division Multiple Access – SC-FDMA).

Возможны два варианта организации физической ресурсной сетки (см. Рис. 21):
1. Разнос поднесущих – 15кГц, длительность одного слота – 0.5мс, кол-во OFDM символов в слоте – 7. Данный вариант организации ресурсной сетки аналогичен организации канала линии "вниз".
2. Разнос поднесущих – 3.75кГц, длительность одного слота – 2.0мс, кол-во OFDM символов в слоте – 7.

Рис. 21:

В линии "вверх" технологии NB-IoT предусмотрены две схемы модуляции BPSK и QPSK; кол-во антенных портов – 1 (MIMO не используется).
Минимальной единицей для размещения транспортного блока в физической ресурсной сетке сети NB-IoT является ресурсная единица (resource unit – RU). Значение RU определяется форматом PUSCH и величиной разноса поднесущих (см. Табл. 8). Также в таблице указаны возможные схемы модуляции (BPSK или QPSK).

Табл. 8:

NPUSCH format

Разнос поднесущих

Кол-во поднесущих

Кол-во слотов

Длительность RU

Схема модуляции

format 1

3,75кГц

1

16

32мс

BPSK, QPSK

15кГц

1

16

8мс

BPSK, QPSK

3

8

4мс

QPSK

6

4

2мс

QPSK

12

2

1мс

QPSK

format 2

3,75кГц

1

4

8мс

BPSK

15кГц

1

4

2мс

BPSK

Временная последовательность канала NPUSCH формируется посредством обратного дискретного преобразования Фурье (IDFT) со вставкой циклических префиксов (предусмотрен только нормальный циклический префикс – см. Табл. 9). При разносе поднесущих равном 3.75кГц, период, длительностью 75мкс в конце каждого слота (=2304 отсчета) не используются для передачи NPUSCH и формируют защитный интервал (quard interval). Для режима работы в полосе сети LTE (in-band operation) данный защитный интервал может использоваться для передачи зондирующих референсных сигналов сети LTE (Sounding Reference Signals – SRS).

Табл. 9:

Разнос поднесущих

Циклический префикс NCP

3,75кГц

256 для l=0..6

15кГц

160 для l=0

144 для l=1..6

Единица базового времени Ts = 1 / (15000 х 2048) секунд.

Структура формирования физического канала линии "вверх"

Общая структура формирования физического канала NPUSCH линии "вверх" показана ниже:

Рис. 22:

Вычисление CRC
Модуль "Вычисление CRC" обеспечивает вычисление и присоединение к блоку входных данных контрольной суммы (циклического избыточного кода – Cyclic Redundancy Check, CRC), предназначенной для проверки целостности данных на приемной стороне. Описание функционирования модуля приведено в разделе описания структуры формирования физического канала линии "вниз".
Для канала NPUSCH длина блока CRC L=24.

Канальное кодирование
Модуль "Канальное кодирование" кодирует блок данных, полученных от модуля "Вычисление CRC", посредством турбо-кодера (turbo encoder)", представляющего собой параллельный каскадный сверточный код (Parallel Concatenated Convolutional Code – PCCC), со скоростью кодирования равной 1/3. На выходе кодера мы получаем три части выходного потока:

где k∈[0,D-1], D=K+4.

Канальное кодирование обеспечивает обнаружение и исправление ошибок, внесенных при передаче потока данных через сеть связи.
Образующая матрица имеет вид:

Рис. 23:

При верхнем положении ключа:
При нижнем положении ключа (после исчерпания входной последовательности):
Алгоритм функционирование внутреннего перемежителя (Turbo code internal interleaver) описан в п. 5.1.3.2.3 3GPP TS 36.212.
 
Перемежение и выравнивание скорости
Модуль "Перемежение и выравнивание скорости" с одной стороны обеспечивает минимизацию влияния пачек ошибок (за счет процедуры перемежения данных), с другой стороны – согласует скорость передачи данных, требуемую транспортным каналом, со скоростью передачи данных, которую может обеспечить физический канал за счет исключения или повторения некоторых битов кодового блока, полученного на предыдущем шаге. Функционирование модуля в целом соответствует описанию, приведенному в разделе описания структуры формирования физического канала линии "вниз". При этом алгоритмы работы функций "Повторения / прореживания" – различаются. Детальное описание приведено в рекомендации 3GPP TS 36.212 (п. 5.1.4.1).

Скремблирование
Суть процедуры скремблирования заключается в поэлементном суммировании по "модулю 2" битов блока входящей последовательности b(i) с битами скремблирующего кода c(i):
Псевдослучайная последовательность скремблирующего кода определяется последовательностью Голда с инициализирующим значением cinit. В общем случае cinit зависит от физического идентификатора соты сети NB-IoT (NCellID), номера радио-фрейма (nf), номера 1-го слота в структуре фрейма, используемого для передачи (ns) и временным идентификатором RNTI.
 
Модуляция
В восходящем канале технологии NB-IoT используется 2-х (BPSK) или 4-х (QPSK) позиционная модуляция, позволяющая за один такт переносить 1 или 2 бита информации.
Результатом модуляции является блок комплексных информационных символов:
d(0),d(1),…,d(Msymb-1),
для случая BPSK модуляции Msymb=Mbit
для случая QPSK модуляции Msymb=Mbit⁄2
 
Распределение по потокам (layers)
Суть процедуры размещения по потокам заключается в формировании нескольких параллельных потоков комплексных символов, соответствующих кол-ву используемых антенных портов. Технология NB-IoT в восходящем канале предусматривает возможность работы только с одним антенным портом. В этом случае результатом работы процедуры будет выходная последовательность x, эквивалентная входной последовательности d:
 
Предкодирование
В модуле предварительного кодирования (разделенного в п.10.1.3 рекомендации 3GPP TS 36.211 на два подмодуля "Transform precoding" и "Precoding") входная последовательность  разбивается на подпоследовательности, длиной  каждая (где  – кол-во доступных поднесущих). Далее каждая подпоследовательность подвергается процедуре прямого преобразования Фурье, в результате чего формируется выходная последовательность:
Длина последовательности z0 составляет
 
Распределение по ресурсным элементам
Данный модуль распределяет комплексные символы  с выхода блока предкодирования на ресурсные элементы (kf,lt ). При этом сначала увеличивается индекс kf, затем индекс lt.
При разносе поднесущих 3,75кГц передача каждого слота повторяется  раз. После чего передача продолжается со следующего слота. При разносе поднесущих 15кГц повторная передача выполняется парами слотов. Здесь:
– кол-во повторных передач канала NPUSCH,
– кол-во назначенных M2M-терминалу ресурсных единиц,
– кол-во последовательных поднесущих в ресурсной единице,
– кол-во последовательных слотов в ресурсной единице.
При пересечении с ресурсными элементами, выделенными для канала случайного доступа (NPRACH), передача NPUSCH приостанавливается (выкалывается) и продолжается за пределами зарезервированного ресурса.
Мапинг символов повторяется  раз, занимая таким образом  слотов.
 
После передачи данных в течение 256мс вставляется защитный интервал, длительностью 40мс, что позволяет M2M-терминалу переключиться из режима передачи в режим приема и осуществить подстройку частоты внутреннего генератора от сигналов синхронизации, вещаемых сетью.
 

Организация каналов


В восходящем канале ("от абонента") определены три логических канала:
-  CCCH (Common Control Channel) – общий канал для передачи управляющей информации от M2M-терминала (M2M-UE) до назначения ему выделенного канала управления (DCCH);
-  DTCH (Dedicated Traffic Channel) – индивидуальный канал трафика M2M-UE;
-  DCCH (Dedicated Control Channel) – индивидуальный выделенный канал управления для передачи управляющей информации от M2M-UE.

Информацию логических каналов после обработки на RLC/MAC уровнях размещают в транспортных каналах для дальнейшей передачи по радиоинтерфейсу в физических каналах. В Nb-IoT определены 2 транспортных канала:
-  RACH (Random Access Channel) – транспортный канал случайного доступа;
-  UL-SCH (Uplink Shared Channel) – транспортный канал с разделением пользователей линии "вверх".

и два физических канала:
-  NPRACH (Narrowband Physical Random Access Channel) – физический канал случайного доступа;
-  NPUSCH (Narrowband Physical Uplink Shared Channel) – физический канал с разделением пользователей.

Также в Nb-IoT определен один физический сигнал, используемый для целей измерений:
-  DMRS (Demodulation Reference Signal) – референсный сигнал.

Взаимосвязь между логическими, транспортными и физическими каналами линии "вверх" показана на Рис. 24.

Рис. 24:

Физический канал NPUSCH


NPUSCH – Narrowband Physical Uplink Shared Channel (физический канал с разделением пользователей линии «вверх») обеспечивает:
- передачу M2M-терминалом (M2M-UE) индивидуальных данных;
- передачу M2M-терминалом управляющей информации линии "вверх" (UL control information – UCI).
В Release 13 в качестве управляющей информации предусмотрена передача только "этикеток" подтверждения получения M2M-терминалом пакетов линии "вниз" (DL transmission acknowledgement).

3GPP определяет два формата для передачи данных через NPUSCH канал:
- NPUSCH format 1 – используется для передачи транспортного канала линии "вверх" с разделением пользователей (UL-SCH); максимальный размер транспортного блока составляет 1000бит;
- NPUSCH format 2 – используется для передачи управляющей информации линии "вверх" (UL control information - UCI).

Выделение ресурсов в физическом канале NPUSCH осуществляется посредством блока управляющей информации DCI format N0 канала управления NPDCCH. DCI переносит следующие данные:
- время начала передачи канала NPUSCH;
- кол-во повторов;
- кол-во ресурсных единиц (RU), используемых для одного транспортного блока;
- кол-во поднесущих и их местоположение в частотной области.

Референсные сигналы (DMRS)


В линии "вниз" технологии NB-IoT определен референсный сигнал для демодуляции (demodulation reference signal – DMRS). DMRS используется приемником базовой станции для настройки эквалайзера приемной цепи. DMRS мультиплексируется с данными канала UL и, соответственно, присутствует только в ресурсных единицах (RU), переносящих пользовательскую информацию. Учитывая, что в восходящем канале не определена возможность использования MIMO, DMRS всегда передается на одном антенном порту. В зависимости от формата NPUSCH, DMRS передается либо в 1-ом, либо в 3-х символах (см. Рис. 25).

Рис. 25:

Математика формирования DMRS описана в п 10.1.4 рекомендации 3GPP TS 36.211.

Физический канал NPRACH


Канал случайного доступа (NPRACH) используется для передачи преамбулы в рамках процедуры запроса M2M-терминалом (M2M-UE) доступа в сеть связи.
M2M-терминал при запросе доступа к сетевому ресурсу формирует и передает преамбулу в одной из 4-х символьных групп (symbol group). Символьная группа (см. Рис. 26) содержит циклический префикс CP и последовательность из 5-ти идентичных символов.

Рис. 26:

Общая длительность символьной группы определяется используемым форматом (format 0 или format 1) и составляет 1.4мс или 1.6мс соответственно (см. Табл. 10).

Табл. 10:

Формат преамбулы

TCP

TSYM

TCP + TSYM

format 0

2048Ts (66,7мкс)

5x8192Ts (1333,3мкс)

1,4мс

format 1

8192Ts (266,7мкс)

5x8192Ts (1333,3мкс)

1,6мс

Ресурсы для передачи канала NPRACH задаются отдельно для каждого из трех возможных уровней качества радиопокрытия (coverage enhancement – CE). Назначение ресурсов включает в себя следующие параметры:

  – начало NPRACH ресурса в частотной области. Задается в виде смещения (0, 12, 24, 36, 2, 18 или 34) относительно 0-ой поднесущей.

  – величина NPRACH ресурса в частотной области (12, 24, 36 или 48 поднесущих).

  – возможные индексы стартовых поднесущих, выделенных для процедуры случайного доступа (8, 10, 11, 12, 20, 22, 23, 24, 32, 34, 35, 36, 40, 44, 46 или 48). Используются M2M-UE при выборе поднесущей для передачи символьной группы.

  – параметр, используемый для определения стартовой поднесущей группы, зарезервированной для M2M-терминалов (M2M-UE), поддерживающих передачу multi-tone MSG3.

Примечание:
Весь диапазон, зарезервированный для процедуры случайного доступа, основанной на конфликтах (contention based) разбит на два поддиапазона:

  – для M2M-UE, НЕ поддерживающих передачу multi-tone MSG3,

  – для M2M-UE, поддерживающих передачу multi-tone MSG3.

 

  – периодичность ресурса во временной области, выделенного для передачи канала NPRACH (40мс, 80мс, 160мс, 240мс, 320мс, 640мс, 1280мс, 2560мс).

  – начало ресурса во временной области, выделенного для передачи канала NPRACH (8мс, 16мс, 32мс, 64мс, 128мс, 256мс, 512мс или 1024мс).

Примечание:
Передача канала NPRACH осуществляется через  мс относительно начала радиофрейма, SFN номер которого удовлетворяет условию:

  – кол-во повторений передачи каждого запроса без изменения мощности (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 или 128 раз).

Для передачи преамбулы в каждой символьной группе используются различные поднесущие (с разносом 3,75кГц), следующие друг за другом (без защитных интервалов и не перекрываясь во времени). Передача осуществляется внутри блока из  поднесущих, начиная c 

где

   – задается MAC уровнем M2M-терминала.

Местоположение преамбулы в частотной области для каждой символьной группы внутри блока из  поднесущих определяется в соответствии с алгоритмом, описанным в п. 10.1.6 3GPP TS 36.211, зависит в т.ч. от физического идентификатора соты (NCellID), и изменяется при каждой передаче (повторе), т.е. происходит скачок частоты (frequency hopping) – см. пример на Рис. 27.

Используемый frequency hopping алгоритм исключает перекрытие символьных групп при различных повторах. Следовательно, существует столько разных свободных преамбул, сколько имеется поднесущих, выделенных для NPRACH. Дальнейшее разбиение на разделы для NB-IoT (например, в соответствии с концепцией индексов, применяемых в LTE) не производится.

Рис. 27:

Последовательность, формирующая преамбулу, строится на базе последовательности Задова-Чу.

Регулировка мощности


В восходящем канале мощность излучения M2M-терминала определяется следующим выражением:

при кол-ве повторов более, чем 2:

 

в противном случае:

 

 

где:

P(CMAX,c) (i) – максимальная излучаемая мощность передатчика M2M-терминала (в соответствии с п.6.2.5 3GPP TS 36.101);

M(NPUSCH,c) = 1/4 – при разносе поднесущих 3,75кГц;

M(NPUSCH,c) = 1,3,6,12 (кол-во поднесущих в ресурсной единице) – при разносе поднесущих 15кГц;

P(oNPUSCH,c) (j) – комбинация различных параметров, получаемых M2M-терминалом через RRC уровень;

PLc – оценка M2M-терминалом потерь в радиотракте на основании приема референсного сигнала нисходящего канала;

ac (j) – коэффициент, определяющий вес влияния оценки потерь в радиотракте на принятие решения об уровне мощности передатчика.

Основные характеристики физических каналов и сигналов


Линия

Физический канал / сигнал

Ключевые отличия от LTE

Downlink

NPSS

  • NPSS передается в одном PRB, PSS (LTE) - в шести
  • NPSS идентичен для всех сот, форма SSS определяется значением идентификатора PCI (0..2) внутри группы

NSSS

  • NSSS передается в одном PRB, SSS (LTE) - в шести
  • NPSS определяется значением NPCI (0..503), SSS - номером группы PCI (0..167)
  • NSSS передает информацию о 3-х младших битах системного номера фрейма (SFN), SSS - нет

NPBCH

  • NPBCH передается с TTI=640мс, PBCH - 40мс

NPDCCH

  • в LTE каналы PDSCH и PUSCH передаются в том же TTI, что и PDCCH, в NB-IoT задержка составляет не менее, чем 4мс (для NPDSCH) и 8мс (для NPUSCH)
  • в LTE PDCCH передается в одном субфрейме, в NB-IoT PDCCH занимает несколько субфреймов (в зависимости от числа повторов)

NPDSCH

  • в NB-IoT доступна только модуляции QPSK, в LTE доступны модуляции до QAM-256
  • в NB-IoT поддерживается передача только в одном потоке, в LTE поддерживается технология пространственного мультиплексирования с передачей данных в нескольких потоках, а также технология управления диаграммой направленности (beamforming)
  • в NB-IoT размер транспортного блока составляет 680бит, в LTE – свыше 70тыс. бит (без пространственного мультиплексирования)

Uplink

NPRACH

  • в NB-IoT определен новый (отличный от LTE) формат преамбулы, передаваемой в одном PRB в частотной сетке с разносом поднесущих3,75кГц.

NPUSCH

  • в NB-IoT используется разнос поднесущих 15кГц и 3,75кГц, в LTE – только 15кГц
  • в NB-IoT минимальной единицей для размещения транспортного блока в физической ресурсной сетке является ресурсная единица (resource unit – RU), в LTE – физический ресурсный блок PRB
  • в NB-IoT доступны модуляции π/2-BPSK и π/4-QPSK, в LTE доступны модуляции QPSK и QAM-16
  • в NB-IoT размер транспортного блока составляет 1000бит, в LTE – свыше 70тыс. бит (без пространственного мультиплексирования)
  • в NB-IoT поддерживается передача только в одном потоке, в LTE поддерживается технология пространственного мультиплексирования с передачей данных в нескольких потоках