NB-IoT物理信道是比較復雜的一塊內(nèi)容，這一講帶大家了解下協(xié)議棧和物理層。
一、無線幀結(jié)構(gòu)
1）時域
上 行
15KHz
1RU（Resource Unit） =8ms
1無線幀 = 10ms = 10子幀
1子幀 = 1ms = 2 時隙
1時隙 = 7符號
3.75KHz
1RU（Resource Unit） =32ms
1無線幀 = 40ms = 10子幀
1子幀 = 4ms= 2 時隙
1時隙 = 7符號
注：上面紅色標粗的部分，就是和LTE不同的地方。
下 行
與LTE相同
1超幀 = 1024無線幀
1無線幀 = 10ms = 10子幀
1子幀 = 1ms = 2 時隙
1時隙 = 7符號
0/7符號的CP： 5.2us
1~6/ 8 ~ 13 CP： 4.7us
2）頻域
上行
SCFDMA，2種帶寬
3.75KHz （功率譜更大，覆蓋更好， NPRACH）
15KHz（速率高，時延小，NPUSCH）
2種模式
Single Tone
（1個用戶使用1個載波，低速應用）
Multi-Tone
（1個用戶使用多個載波，高速應用,只支持15KHz）
下行
OFDMA
占用200KHz帶寬（兩邊各留 10KHz 保護帶，實際占用180KHz，在 LTE Inband 部署時占用 180KHz，即一個 RB）
子載波帶寬：15KHz
子載波數(shù)量：12
二、信道映射
邏輯信道:（邏輯信道是 MAC 子層向上層提供的服務，表示承載的內(nèi)容是什么 (what)，，按信息內(nèi)容劃分，分為兩大類：控制信道和業(yè)務信道）
CCCH：Common ControlChannel 公共控制信道
DCCH: Dedicated Control Channel 專用控制信道
DTCH: Dedicated Traffic Channel 專有業(yè)務信道
BCCH：BroadcastControl Channel 廣播控制信道
PCCH: Paging Control Channel 尋呼控制信道
傳輸信道（輸信道表示承載的內(nèi)容怎么傳, 以什么格式傳, 分為兩大類: 專用傳輸信道和公用傳輸信道）
上行信道:
UL-SCH: Uplink Shared Channel(s) 上行共享信道
RACH: Random Access Channel 隨機接入信道
下行信道:
BCH: Broadcast Channel 廣播信道
DL-SCH： DownlinkShared Channel(s)
PCH: Paging Channel 尋呼信道
物理信道：（物理信道則是將屬于不同用戶、不同功用的傳輸信道數(shù)據(jù)流分別按照相應的規(guī)則確定其載頻、擾碼、擴頻碼、開始結(jié)束時間等進行相關的操作，并在最終調(diào)制為模擬射頻信號發(fā)射出去；不同物理信道上的數(shù)據(jù)流分別屬于不同的用戶或者是不同的功用）
上行信道:
NPUSCH: Narrowband PhysicalUplink Shared Channel 窄帶物理上行共享信道
NPRACH: Narrowband PhysicalRandom Access Channel 窄帶物理隨機接入信道
DMRS： Demodulation Reference Signa 解調(diào)參考信號
下行信道:
NPBCH: Narrowband Physical Broadcast Channel 窄帶物理廣播信道
NP DSC H: Narrowband PhysicalDownlink Shared Channel 窄帶物理下行共享信道
NPDCCH: Narrowband PhysicalDownlink Control Channel 窄帶物理下行控制信道
NRS: Narrowband reference signal 窄帶參考信號
NSS: Narrowband synchronization signal 窄帶同步信號
NPRS：Narrowband positioning reference signal 窄帶定位參考信號
與 LTE 相比，NB-IoT：
上行取消了 PUCCH，
下行取消了 PCFICH，PHICH。
本篇文章先介紹下上行信道。
三、上行物理信道介紹： NPRACH和NPUSCH
NPRACH固定使用3.75KHz載波，NPUSCH在不同的覆蓋等級下，使用不同的MCS(速率不同，重復次數(shù)）
NPUSCH使用15KHz、3.75KHz或者15KHz與3.75KHz共存方式
NPUSCH Format1 承載上行業(yè)務傳輸，F(xiàn)ormat2承載下行NPDSCH傳輸?shù)腁CK/NACK反饋消息。
從上圖可以看出 PRACH 是有不同的區(qū)塊，所以這里的 NPRACH 的會有個覆蓋等級的概念，為了兼顧覆蓋深度和容量性能，將 NB-IoT 小區(qū)劃分為不同覆蓋等級， NB-IoT 支持最大 3 個覆蓋等級，相比原制式分別對應 0dB/10dB/20dB 覆蓋增強。
問題1,UE如何判斷?
1. SIB2 發(fā)送覆蓋等級與 RSRP 映射關系
RSRP-ThresholdsNPRACH-InfoList-NB-r13:=SEQUENCE (SIZE(1..2)) OF RSRP-Range
2. UE 根據(jù) RSRP 測量結(jié)果選擇合適的覆蓋等級
3. 根據(jù)覆蓋等級選擇合適的 NPRACH 資源
問題2，基站如何判斷？
RSRP 與覆蓋等級的映射關系通過：MOD RACHCFG 配置。
基站側(cè)通過獲取到 preamble 所在的覆蓋等級資源位置，從而得知終端所在的覆蓋等級，后續(xù)在數(shù)傳過程中，不會再修改覆蓋等級，即便終端 RSRP 發(fā)生變化。
四、NPRACH信道：
NPRACH 是基于跳頻以 Single-Tone 的方式傳輸?shù)?/p>
3.75kHz 子載波帶寬，2 種 CP 長度（66.7us and 266.7us）
Preamble 由 4 個符號組組成，每個符號組種包含 1 個 CP 和 5 個符號
Preamble 重復用好增強覆蓋，可配置的重復次數(shù)集合 {1,2,4,8,16,32,64,128}
跳頻圖案
第一級跳頻的跳頻間隔是單個子載波，由此種跳頻間隔應用月第 1/2 符號組和 3/4 符號組之間
第二級跳頻的跳頻間隔是 6 個子載波，此種跳頻間隔應用于第 2/3 符號組之間
Preamble 的不同重復之間采用偽隨機跳頻，跳頻范圍限制在 12 個子載波之間
不同的覆蓋等級的 NPRACH 資源通過系統(tǒng)消息 SIB2 通知 UE
我們可以看下基站的信令：注意紅字的部分的詳細說明
NPRACH信道資源舉例
當覆蓋等級0，NPRACH重復次數(shù)為2的時域資源
NB-IoT NPRACH 周期/時長和偏置關系圖，如下圖，
?當 CP 長度為 66.7us 時，NPRACH 時長=5.6ms * CellRachCECfg.NPRACHRepetitionCount
? 后一級覆蓋等級的偏置和前一級覆蓋等級的偏置的差不低于 40ms
偏置在取值范圍 {8ms，16ms，32ms，64ms，128ms，256ms，512ms，1024ms} 中選取滿足條件的最小值
如下圖的例子：假設配置三個覆蓋等級為 CL0、CL1 和 CL2，對應參數(shù) CellRachCECfg.NPRACHRepetitionCount 分別配置為 2 次、4 次和 32 次，參數(shù)RACHCfg.NbCyclicPrefixLength 取值為「66DOT7(66.7us)」，則覆蓋等級 CL0、CL1 和 CL2 對應的 NPRACH 時長分別為：5.6 * 2ms、5.6 * 4ms 和 5.6 * 32ms。根據(jù)上述約束條件可知 CL0 的偏置為 8ms，因此：CL1 的偏置要求不低于 CL0 的偏置（8ms）+ MAX{40ms，5.6 * 2ms}，即不低于 48ms，從取值范圍中選取滿足條件的最小值，因此 CL1 的偏置為 64ms。
CL2 的偏置要求不小于 CL1 的偏置（64ms）+MAX{40ms，5.6 * 4ms}，即不低于 104ms，從取值范圍中選取滿足條件的最小值，因此 CL2 的偏置為 128ms。
NPRACH信道資源：
不同覆蓋等級的NPRACH資源之間可以采用TDM、FDM或者FDM+TDM的方式復用，現(xiàn)網(wǎng)現(xiàn)在主要采用TDM；
注意：NPRACH每傳輸重復次數(shù)超過64時，加入40ms的UL gap。
五、NPUSCH信道
NPUSCH Format 有兩種格式：Format 1 和 Format 2.
其中 Format 1 承載上行業(yè)務，F(xiàn)ormat 2 承載 ACK/NACK 消息。
Format 1 描述如下：
子載波帶寬和調(diào)制方式
|
Single-Tone |
Multi-Tone |
|
|
子載波帶寬 |
（3.75KHZ / 15KHZ） |
15KHZ |
|
調(diào)制方式 |
pi/2-BPSK / pi/4-BPSK |
QPSK |
重復次數(shù)，可配置的的重復次數(shù)集合 {1,2,4,8,16,32,64,128}
冗余版本，支持 LTE RV0 和 RV1
默認的 NPUSCH 初始重復次數(shù)：
CoverageLevel 覆蓋等級配置為 0 時：REP_1(重復次數(shù) 1)；
CoverageLevel 覆蓋等級配置為 1 時：REP_2(重復次數(shù) 2)；
CoverageLevel 覆蓋等級配置為 2 時：REP_32(重復次數(shù) 32)。
NPUSCH Format—Format 2
子載波帶寬和調(diào)制方式
|
Single-Tone / 3.75KHZ |
Single-Tone / 15KHZ |
|
|
RU |
8ms |
2ms |
|
調(diào)制方式 |
pi/2-BPSK |
|
|
調(diào)度子載波位置 |
38 ~ 45 |
0~3 |
重復次數(shù)，可配置的的重復次數(shù)集合 {1,2,4,8,16,32,64,128}
不支持 Format 1 捎帶 ACK/NACK 消息
六、DMRS 信號
NB 上行除了 NPRACH 和 NPUSCH 還有一個DMRS 信號，DemodulationReference Signal，解調(diào)參考信號用于 NPUSCH 信道的相關解調(diào)
