NB-IoT物理层信号与信道详解

### NB-IoT物理层信号与信道详解 #### 1. NPRS信号 NPRS（Narrowband Positioning Reference Signal）是在3GPP Release 14中引入的，用于提高NB - IoT设备的定位精度。它是一种广播信号，支持基于观测到达时间差（OTDOA）的设备定位估计。NPRS由LTE定位协议（LPP）进行配置，LPP信令是设备特定的，在设备和核心网络中的演进服务移动定位中心（E - SMLC）之间传输，基站和E - SMLC通过LPPa协议协商NPRS配置。 NPRS的子帧传输有两种配置方法： - **方法1**：使用长度为10或40的NPRS子帧位图进行配置。该位图用于指示哪些子帧被配置为NPRS子帧。用此方法配置的NPRS子帧不能用于传输NRS、NPDCCH或NPDSCH，且这些子帧需在有效子帧位图中被标记为无效子帧。 - **方法2**：使用NB - IoT载波特定的NPRS参数进行配置，包括配置周期T、连续传输NPRS的子帧数N以及NPRS子帧在配置周期内的起始偏移。周期T取值集合为{160, 320, 640, 1280}子帧，子帧数N取值集合为{10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280}子帧。 在方法2中，NPRS子帧可能是包含NRS的有效NB - IoT子帧，因此要确保NPRS与NRS不发生冲突。NB - IoT小区可以同时使用这两种配置方法，此时NPRS在两种方法都指示为NPRS子帧的子帧中传输，即NPRS子帧集是两种方法指示的子帧集的交集。对于带内操作，必须至少使用方法1以促进与LTE的共存，且NPRS不能在指定用于NPBCH、NPSS、NSSS或SIB1 - NB的子帧中传输。 NPRS子帧的资源映射在不同模式下有所不同： - **带内模式**：由方法1的NPRS子帧位图配置时，NPRS不能映射到可能被LTE PDCCH或CRS使用的OFDM符号。资源映射模式可在频率维度上上下移动，创建6种不同的正交映射模式，用于相邻小区以避免小区间干扰。小区使用的映射模式由可配置的NPRS标识确定，默认值等于小区标识。 - **独立和保护带模式**：若配置了方法1的NPRS子帧位图，NPRS可映射到所有OFDM符号；若仅使用方法2配置NPRS子帧，为避免NRS与NPRS冲突，NPRS不映射到每个NPRS时隙的最后两个OFDM符号。 NPRS符号序列是伪随机序列，每个符号采用QPSK调制。对于带内操作模式，LTE PRS和NPRS可能映射到相同的资源元素（RE）。此时，Type 1 NPRS序列是LTE PRS序列的子序列，其周期与LTE PRS相同，为10 ms；也支持周期为640 ms的Type 2 NPRS，序列长度增加可提高检测性能，但会破坏与LTE PRS的兼容性。 NPRS的相关参数如下表所示： |参数|详情| | ---- | ---- | |子帧|由LPP信令配置| |基本TTI|1 ms| |TTI|根据高层配置| |子载波间隔|15 kHz| |带宽|180 kHz| |载波|任意| #### 2. NWUS信号 NWUS（Narrowband Wake - up Signal）是在3GPP Release 15中引入的，用于增强设备的能源效率。NB - IoT设备大部分时间处于空闲模式，会定期唤醒以监测寻呼机会（PO），检查是否被寻呼。但大多数PO中不发送寻呼指示，设备常唤醒后发现无寻呼信号。NWUS可在UE需要唤醒寻呼之前发送，指示设备在后续PO中是否需要保持唤醒状态。 NWUS的资源映射在不同部署模式下不同： - **带内部署**：NWUS映射到子帧的最后11个OFDM符号，共132个RE。但LTE CRS和NRS会对NWUS进行打孔。子帧中的长度为132的NWUS序列基于扩展的长度为131的ZC序列生成，该扩展ZC序列通过伪随机加扰掩码进行加扰，加扰掩码元素取值为{1, - 1, j, - j}。当配置的重复次数RNWUS超过1时，加扰掩码在子帧间变化。RNWUS相对于后续指示寻呼信号的NPDCCH传输的最大重复次数RMAX确定。 - **独立和保护带部署**：子帧的前3个OFDM符号也可用于NWUS，此时OFDM符号#7、#8和#9分别重复到OFDM符号#0、#1和#2。 NWUS的相关参数如下表所示： |参数|详情| | ---- | ---- | |子帧|由RRC信令配置| |基本TTI|1 ms| |重复次数|1, Rmax/2, Rmax/4, Rmax/8, Rmax/16, Rmax/32, Rmax/64, Rmax/128（Rmax为寻呼时NPDCCH的最大重复次数）| |子载波间隔|15 kHz| |带宽|180 kHz| |载波|任意用于寻呼的载波| #### 3. 上行物理信道和信号 ##### 3.1 NPRACH NPRACH（Narr