如何练好通信童子功,先把NB-IoT物理层帧结构搞清

2017-12-07 09:17:55 来源:吴老师聊通信
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吴老司上篇已经谈到NB的ST、IB、GB三种部署方式,本篇开始将深入分析NB的物理层结构(有时候也俗称为帧结构)。
 
对于通信系统来说,物理层结构是最底层的设计之一,它直接关联咱们在低成本章节已经谈过的双工方式,另外还决定了资源分配的基本原则。理解好物理层结构是理解后续技术细节的基础,可以说它是练通信功夫的童子功,咱们必须打好这个基础,否则后面学习信道的时候你会彻底睡晕!
 
先阐述一个基本的概念:物理层结构包含两块,一是频域结构,一是时域结构(这才是帧结构出处),大家不要混为一谈,以下吴老司在谈具体细节的时候也将遵循频、域时域两分看这个思路,当然实际工作中我们说物理层帧结构也就基本等同于在说物理层结构,没这么严格区分。
 
1   下行物理层结构
根据NB的系统需求,终端的下行射频接收带宽是180KHZ。由于下行采用15KHZ的子载波间隔,因此NB系统的下行多址方式、帧结构和物理资源单元等设计尽量沿用了原有LTE的设计。
 
频域上:NB占据180kHz带宽(1个RB),12个子载波(subcarrier),子载波间隔(subcarrier spacing)为15kHz,如下图所示:
 
 
 
时域上:NB一个时隙(slot)长度为0.5ms,每个时隙中有7个符号(symbol),如下图所示。
 
 
 
 
NB基本调度单位为子帧,每个子帧1ms(2个slot),每个系统帧包含1024个子帧,每个超帧包含1024个系统帧(up to 3h)。这里解释下,不同于LTE,NB中引入了超帧的概念,原因就是以前在谈到小功耗特点时候讲过的eDRX(详见NB-IOT小功耗之太极拳篇章),为了进一步省电,扩展了寻呼周期,终端通过少接寻呼消息达到省电的目的。
 
 
 
上面这个图有木有晕掉?其实不难,从上往下看就是啦:
 
1个signal封装为1个symbol-》
 
7个symbol封装为1个slot-》
 
2个slot封装为1个子帧-》
 
10个子帧组合为1个无线帧-》
 
1024个无线帧组成1个系统帧(LTE到此为止了)-》
 
1024个系统帧组成1个超帧,over。
 
这样计算下来,1024个超帧的总时间=(1024*1024*10)/(3600*1000)=2.9h.
 
还木有理解?那么如果你是一个剁手党的话,何不将以上的帧结构的封装想象为快递的包装呢,小盒子装大盒子,大盒子再套更大的盒子呢?道理是一样一样的呀。
 
 
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作者简介
吴细刚
吴细刚

吴细刚,一位在移动通信行业耕耘十年的老兵。创办“吴老师聊通信”微信公号,并将“吴老司撩NB-IoT系列”文章汇集成册,发表《NB-IoT从原理到实践30讲》一书。

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