NB-IOT的覆蓋范圍有多大，它的強(qiáng)覆蓋是如何實(shí)現(xiàn)的

NB-IoT技術(shù)自出現(xiàn)以來(lái)就以其強(qiáng)大的覆蓋范圍和通訊距離長(zhǎng)而受到廣泛的歡迎，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)成為萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)重要分支。那么NB-IoT覆蓋范圍到底有多大，是怎么來(lái)衡量其覆蓋能力?

強(qiáng)的覆蓋范圍是NB-IoT技術(shù)的最大特點(diǎn)之一，不僅可以滿足農(nóng)村這樣的廣覆蓋需求，對(duì)于廠區(qū)、地下車庫(kù)、井蓋這類對(duì)深度覆蓋有要求的應(yīng)用同樣適用。以井蓋監(jiān)測(cè)為例，過(guò)去GPRS的方式需要伸出一根天線，車輛來(lái)往極易損壞，而NB-IoT只要部署得當(dāng)，就可以很好的解決這一難題。這主要得益于NB-IoT的強(qiáng)覆蓋能力。

1、衡量標(biāo)準(zhǔn)

為了衡量NB-IoT的覆蓋能力，3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織對(duì)此進(jìn)行了定義，要求相比現(xiàn)有GSM、寬帶LTE等網(wǎng)絡(luò)覆蓋要增強(qiáng)20dB。

2、標(biāo)準(zhǔn)由來(lái)

為什么是20dB呢?借用網(wǎng)上報(bào)道的水表例子來(lái)理解。水表所處位置無(wú)線環(huán)境差，與智能手機(jī)相比，高度差導(dǎo)致信號(hào)差4dB，同時(shí)再蓋上蓋子，額外增加約10dB左右損耗，所以需要增強(qiáng)約20dB。

根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義，不同網(wǎng)絡(luò)下的MCL要求如下表所示。從表中可見(jiàn)，各制式下覆蓋的瓶頸均在上行，其中NB-IoT的上行MCL為-164dBm，而GSM、寬帶LTE網(wǎng)絡(luò)的上行MCL為-144dBm，因此20dB的增益是相比GSM和現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)而言的。

3、關(guān)鍵技術(shù)

那么20dB的增益是怎么得來(lái)的呢?在回答這個(gè)問(wèn)題之前，先了解幾個(gè)關(guān)鍵概念。

MCL：Maximum Coupling Loss，最大耦合損失。是指接收端為了能正確地解調(diào)發(fā)射端發(fā)出的信號(hào)，整個(gè)傳輸鏈路上允許的最大路徑損耗(dBm)。

PSD：power spectral density，功率譜密度。表示每單位頻率波攜帶的功率(W/Hz)。

NB-IOT為什么能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)覆蓋？窄帶、重傳、低頻是NB-IoT強(qiáng)覆蓋能力的三劍客：

1、窄帶

窄帶所帶來(lái)的增益用PSD衡量。NB-IoT上行載波帶寬為3.75/15KHz，相比現(xiàn)有2G/3G/4G上行200KHz(除去保護(hù)帶寬，實(shí)際為180KHz)的PRB，PSD增益約為11dB：log((200mW/15KHz)/(200mW/180KHz))=10.7dB。也就是NB-IoT單位帶寬所攜帶的能量比2G/3G/4G更高，因此同等情況下可覆蓋更遠(yuǎn)距離。

其中200mW對(duì)應(yīng)發(fā)射功率為23dB的終端(10log200mW=23dB)。

2、低頻

NB-IoT雖然可以部署于任何頻段，但考慮覆蓋需求，一般選擇1GHz以下低頻頻段部署。相比高頻，低頻具有路徑損耗更低、繞射能力更強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，更加適合遠(yuǎn)距離覆蓋。(高頻則更加適合視距范圍內(nèi)的通信，即發(fā)射端與接收端之間無(wú)遮擋、距離近)

前述20dB的增益就是這么來(lái)的：11dB(PSD)+9dB(重傳)=20dB，再加上NB-IoT普遍部署于1GHz以下的低頻頻段上，三者共同保證了NB-IoT技術(shù)的更強(qiáng)覆蓋。

3、重傳

相對(duì)于傳統(tǒng)的方式，NB-IoT技術(shù)支持更多次數(shù)的重傳。重傳的次數(shù)每翻一倍，速率就會(huì)減少一半，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)3dB的增益，通俗的講就是說(shuō)一遍聽(tīng)不清，就多說(shuō)幾遍，提高聽(tīng)清的概率。標(biāo)準(zhǔn)中定義上行重傳次數(shù)最大可達(dá)128次，但考慮邊緣場(chǎng)景下的速率以及小區(qū)容量，上行重傳次數(shù)最大一般限為16次，對(duì)應(yīng)9dB的增益(實(shí)際比理論低了約3dB)。
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