NB-IoT物联网技术解析：重复传输对解调门限的影响

NB-IoT的不同信道可以通过重复传输提升覆盖能力，3GPP协议定义的不同信道的重复次数取值范围不同：

对NPBCH，3GPP协议定义固定64次重复；NPDCCH的重复次数取值范围为{1，2，4，8，16，32，64，128，256，512，1024，2048}；NPDSCH的重复次数取值范围为{1，2，4，8，16，32，64，128，192，256，384，512，768，1024，1536，2048}；NPRACH的重复次数取值范围为{1，2，4，8，16，32，64，128}；NPUSCH的重复次数取值范围为{1，2，4，8，16，32，64，128}。

1.下行仿真结果

为了满足协议定义的MCL 164dB的覆盖要求，通过仿真，得到了不同信道所需要的重复次数。

（1）NPBCH解调门限

根据NPBCH 2T1R仿真得到的解调门限，结果如下：

1）Stand-alone MCL达到164dB的覆盖目标所需重复次数至少为16次。

2）In-band/Guard band重复次数达到标准定义的最大值64次时，MCL能达到163.2dB，接近MCL 164dB的覆盖目标。

表7.3是基站2天线发送的仿真结果，2天线发送有约3dB的发送分集增益；如果基站采用1天线发送（1T1R），要达到与2天线同等覆盖能力，需要更多的重复次数^[1]。

表7.3 不同重复次数对应的解调门限和MCL^[1]

（2）NPDCCH解调门限

仿真结果见表7.4，在Stand-alone部署模式下，重复32次可满足MCL 164dB的覆盖要求。Guard band、In-band部署模式的发射功率比Stand-alone低8dB时，为达到MCL 164dB的覆盖目标至少需要重复193次、230次。3GPP标准定义重复次数均为2的n次方，因此，在Guard band、In-band部署模式下，需重复256次才能满足MCL 164dB的覆盖要求。

表7.4 NPDCCH达到MCL 164所需的最低重复次数^[2-4]

（3）NPDSCH解调门限

NPDSCH的重复次数与TBS大小有关。见表7.5，TBS=680时，Stand-alone部署模式，重复32次可满足MCL164dB的覆盖要求。In-band、Guard band的发射功率比Stand-alone低8dB时，重复128次才能满足MCL 164dB的覆盖要求。

同等覆盖距离下，Stand-alone的下行速率高于In-band、Guard band两种部署方式。(www.xing528.com)

表7.5 NPDSCH解调门限仿真结果

注：下行速率为单子帧瞬时速率，未考虑调度时延、HARQ反馈等开销。

2.上行仿真结果

Stand-alone、Guard band、In-band三种部署方式下，上行可用资源相同，上行信道的性能接近。

（1）NPRACH仿真结果

NPRACH重复次数{1，2，4，8，16，32，64，128}，见表7.6，从仿真结果^[5]可以看出，为达到MCL 164dB的覆盖目标至少需要重复次数为30次。3GPP标准定义重复次数均为2的幂次方，因此，需重复32次才能满足MCL 164dB的覆盖要求。

表7.6 NPRACH虚警概率及漏检率^[5]

注：3GPP标准定义，重复次数为2的幂次方。上表中部分重复次数取值与标准定义存在偏差。

（2）NPUSCH仿真结果

NPUSCH的仿真结果见表7.7，采用QPSK调制，发送接收天线为1T2R^[1]。从仿真结果^[6]可以得到，3.75kHz ST、15kHz ST、15kHz MT均重复1次即可达到MCL 144dB的覆盖要求，3.75kHz ST、15kHz ST分别重复1次、2次即可达到MCL 154dB的覆盖要求，3.75kHz ST、15kHz ST分别重复2次、7次可达到MCL 164dB的覆盖要求。3GPP标准定义重复次数均为2的幂次方，因此，3.75kHz ST、15kHz ST分别重复2次、8次可达到MCL 164dB的覆盖要求。

表7.7 NPUSCH解调门限^[6]

①3GPP标准定义，RU个数的取值范围为{1，2，3，4，5，6，8，10}，重复次数取值范围为{1，2，4，8，16 32，64，128}，上表中部分重复次数取值与标准定义存在偏差。

②上行速率为单子帧瞬时速率，未考虑调度时延、HARQ反馈等开销。