Uitgaande van de analyse van NB-IoT Internet of Things technologie, introduceert het de fysieke laag van het NB-IoT systeem en de co-existentie met andere systemen, introduceert het LTE systeem en GSM systeem, en analyseert het de noodzaak van onderzoek naar hun impact op het NB-IoT Internet of Things systeem. . Dit artikel bestudeert voornamelijk de impact van het LTE-systeem op het NB-IoT IoT-systeem, dat is onderverdeeld in drie scenario's: stand-alone, guard-band en in-band. Het analyseert het doorvoerverlies en het SINR-verlies; en bestudeert de impact van het GSM-systeem op het NB-IoT-systeem. De impact van IoT IoT-systemen wordt ook berekend doorvoerverlies en SINR-verlies. Uit het bovenstaande onderzoek blijkt dat het traditionele cellulaire netwerk weinig invloed heeft op het NB-IoT Internet of Things systeem.
NB-IoT (Narrowband Internet of Things) is een nieuwe functie die door 3GPP is geïntroduceerd. Bij de implementatie van toekomstige draadloze systemen zullen NB-IoT-systemen grenzen aan andere draadloze communicatiesystemen in hetzelfde geografische gebied om het gebruik van spectrumbronnen te verbeteren. Tegelijkertijd kan er door de niet-lineaire eigenschappen van de zender en ontvanger van communicatieapparatuur wederzijdse interferentie optreden tussen de twee systemen [1]. Rekening houden met de impact van coëxistentie tussen systemen is erg belangrijk voor spectrumplanning en hoe netwerkplanning kan worden geïmplementeerd om de systeemcapaciteit en het spectrumgebruik te verbeteren.
1 NB-IoT internet van dingen
1.1 NB-IoT Internet of Things System Het NB-IoT-systeem is een CIoT-toegangstechnologie die is gedefinieerd door de 3GPP-organisatie. Als aanvulling op LTE-M biedt NB-IoT een complete CIoT-oplossing [2]. Vergeleken met traditionele cellulaire netwerksystemen hebben NB-IoT-systemen de volgende kenmerken.
(1) De dekking binnenshuis verbeteren, met een dekkingsverbetering van 20 dB ten opzichte van bestaande cellulaire netwerksystemen.
(2) Grootschalige apparaten met lage doorvoer ondersteunen.
(3) Ondersteun apparaten met een lage complexiteit.
(4) Apparaten met laag stroomverbruik ondersteunen.
(5) Ondersteunt een lage vertragingsgevoeligheid.
1.2 NB-IoT IoT bestaat naast andere systemen. Het NB-IoT-systeem ondersteunt de volgende drie verschillende implementatiemodi:
(1) Stand-alone scenario, een onafhankelijk scenario dat onafhankelijke spectrumbronnen gebruikt, zoals het gebruik van het spectrum van het GERAN-systeem om een of meer GSM-dragers te vervangen.
(2) In-band scenario, een in-band scenario dat bronblokken bezet in de normale LTE-systeemdrager.
(3) Guard-band scenario: Het guard-band scenario bezet ongebruikte resourceblokken in de LTE guard-band van het systeem.
2 Onderzoek naar de impact van het LTE-systeem op het NB-IoT Internet of Things systeem Long-term evolution (LTE) is het langetermijnevolutieplan van de technische UMTS-standaard, ontwikkeld door de 3GPP-organisatie.
2.1 Criteria voor effectbeoordeling Voor de uplink en downlink van het LTE-systeem, als het relatieve doorvoerverlies minder is dan 5%, wordt aangenomen dat aan de vereisten voor prestatieverlies bij coëxistentie is voldaan. Het doorvoerverlies bepaalt het prestatieverlies van het LTE-systeem door de ACLR-curve te observeren. Eerst wordt na simulatie van de single systeemdoorvoer Thrsingle de corresponderende linkinterferentie van het NB-IoT systeem geïntroduceerd. Op dit moment wordt de doorvoer van het LTE-systeem verkregen. Het verlies aan systeemdoorvoer dat wordt gegenereerd door het NB-IoT-systeem wordt berekend volgens vergelijking (1): Throughputloss=1-Thrmulti/Thrsin gle (1) Bekijk de prestaties van het NB-IoT-systeem aan de hand van de SINR-curve. Eerst wordt de SINR-curve van een enkel systeem gesimuleerd en wordt de linkimpact van het overeenkomstige LTE-systeem geïntroduceerd. Op dezelfde manier wordt de SINR-curve van het NB-IoT-systeem verkregen. Vergeleken met het geval zonder invloed, toont het observeren van het verlies van de SINR-curve in het getroffen geval aan dat als het verlies van SINR minder is dan 1dB, aan de prestatie-indicatoren van systeemcoëxistentie kan worden voldaan.
2.2 Berekeningsparameters Vanuit het perspectief van grootschalige coëxistentiescenario's moet in stand-alone scenario's rekening worden gehouden met de impact van uplink- en downlinkcoëxistentie van NB-IoT- en LTE-systemen. In in-band en guard-band scenario's moet NB-IOT in overweging worden genomen. De impact van coëxistentie van NB-IoT- en LTE-systemen op de uplink.
2.3 Analyse van de resultaten 2.3.1 Resultaten simulatie stand-alone scenario downlink In het stand-alone scenario zijn de draaggolffrequenties 900 MHz en 2000 MHz. Op de downlink is de subcarrierafstand van het NB-loT-systeem gelijk gemaakt aan 20 kHz en de coëxistentiesituatie op de downlink wordt weergegeven in tabel 2.
(1) De frequentie is 900MHz. Bereken het doorvoerverlies van het LTE-systeem. Figuur 1 toont de simulatieresultaten van het doorvoerverlies van het LTE-systeem wanneer de draaggolffrequentie 900 MHz is. De SINR-verdeling van het NB-IoT-systeem wordt geëvalueerd door de verliescriteria voor de systeemcomponenten in de coëxistentiesituatie te schatten. Figuur 2 toont de S1NR-verdeling van het NB-IoT-systeem wanneer de draaggolffrequentie 900 MHz is.
(2) De frequentie is 2 000 MHz. Wanneer de draaggolffrequentie 2 000 MHz is, wordt het doorvoerverlies dat wordt beïnvloed door de coëxistentie van het LTE-systeem getoond in figuur 3. Wanneer de draaggolffrequentie 2 000 MHz is, wordt de SINR-verdeling van coëxistentie-interferentie in het NB-IoT-systeem getoond in figuur 4.
4 LTE-systeem downlink SINR-verlies, 2000 MHz Op het simulatieplatform voor coëxistentie van NB-IoT- en LTE-systemen zijn de statistische impactresultaten bidirectioneel wanneer het simulatieprogramma wordt uitgevoerd. De BS-sjabloon van het GSM-systeem kan worden toegepast op het NB-IoT-systeem en binnen de interferentieband van het LTE-systeem wordt de frequentiecompensatie van de centerfrequentie van het NB-IoT-systeem geacht groter te zijn dan 600 kHz en wordt de equivalente ACLR geacht groter te zijn dan 60 dB. Daarom is het doorvoerverlies van het LTE-systeem minder dan 1%. Hoewel wordt aangenomen dat de UE ACS van het GSM-systeem van toepassing is op het NB-loT-systeem, is binnen de invloedsbandbreedte van het LTE-systeem de frequentiecompensatie van de middenfrequentie van het NB-loT-systeem groter dan 600 kHz en wordt de equivalente ACS geacht groter te zijn dan 58 dB. Daarom is de SINR van het NB-loT-systeem klein vergeleken met het SINR-verlies dat geen invloed heeft. De bovenstaande analyse toont aan dat NB-loT-systemen en LTE-systemen naast elkaar kunnen bestaan op de downlink in onafhankelijke scenario's en aan de systeemprestatie-eisen kunnen voldoen wanneer ze naast elkaar bestaan.
2.3.2 Simulatieresultaten uplink in het stand-alone scenario In het stand-alone scenario zijn de draaggolffrequenties 900 MHz en 2000 MHz, en de verbindingscoëxistentie wordt weergegeven in tabel 3.
Er wordt aangenomen dat de ACLR van de UE van het NB-IoT-systeem vlak is binnen de bandbreedte van het LTE-beïnvloedende systeem en een waarde van 40 dB heeft. Uit de simulatieresultaten blijkt dat het doorvoerverlies van het LTE-systeem minder is dan 5%. Binnen de invloedsbandbreedte van het LTE-systeem is de frequentiecompensatie van de middenfrequentie van het NB-IoT-systeem groter dan 600 kHz en is de equivalente ACLR groter dan 60 dB. Daarom is het doorvoerverlies van het LTE-systeem zeer klein bij enkelvoudige en meervoudige toonoverdracht van het NB-IoT-systeem.
Ervan uitgaande dat de BS ACS van het GSM-systeem geschikt is voor het NB-IoT-systeem binnen de interferentiebandbreedte van het LTE-systeem, is de frequentiecompensatie van de middenfrequentie van het NB-IoT-systeem groter dan 600 kHz en is de equivalente ACS groter dan 58 dB. Daarom is het SINR-verlies van het NB-IoT-systeem klein bij single-tone en multi-tone transmissie van het NB-IoT-systeem.
Gebaseerd op de bovenstaande analyse, als de ACLR van het NB-IoT-systeem groter is dan 40 dB en de ACS groter is dan 40 dB, kan aan de prestatie-eisen worden voldaan wanneer de uplinks tussen NB IoT- en LTE-systemen naast elkaar bestaan in het stand-alone scenario.
2.3.3 Simulatieresultaten van het guard-band scenario In het guard-band scenario verschilt de coëxistentie tussen NB-IoT en LTE-systemen enigszins van het stand-alone scenario. Tabel 4 toont het coëxistentiescenario tussen NB-IoT- en LTE-systemen.
Uit de simulatieresultaten blijkt dat de prestatieparameters van de NB-IoT- en LTE-systemen binnen het toegestane bereik liggen en dat de NB-IoT- en LTE-systemen naast elkaar kunnen bestaan in het guard band-scenario.
In het stand-alone scenario downlink is het doorvoerverlies van het LTE-systeem minder dan 1%. De SINR van het NB-loT-systeem is klein vergeleken met het SINR-verlies dat geen invloed heeft. In het stand-alone scenario uplink is het SINR-verlies van het NB-IoT-systeem erg klein. In het guard-band scenario ligt de prestatievermindering van NB-IoT- en LTE-systemen binnen het toegestane bereik in het set-leakage model en kunnen NB-IoT- en LTE-systemen naast elkaar bestaan in het guard-band scenario. In het binnenbandscenario ligt de prestatieverslechtering van NB-IoT- en LTE-systemen binnen het toegestane bereik en kunnen NB-IoT- en LTE-systemen naast elkaar bestaan in het binnenbandscenario bij het instellen van het lekkagemodel.
NB-IoT- en gsm-systemen kunnen in stand-alone scenario's naast elkaar bestaan op de downlink. De ACLR van de UE van het NB-IoT-systeem is vlak binnen de interferentieband van het gsm-systeem, met een waarde van 20 tot 25 dB. en gsm-systemen kunnen in het stand-alone scenario naast elkaar bestaan op de uplink.
Auteur van dit artikel: Yu Xiaoyang
Trefwoorden: nb-iot dtu