标准-IoT中的设备可以使用一节普通電池工作长达10年由于什么？我们收集了有关此技术的所有重要信息在本文中，我们将从无线接入网络体系结构的角度讨论其特性在苐二部分中讨论在-IoT期间发生的网络核心的变化。

-IoT技术从LTE继承了很多 - 从无线电信号的物理结构到架构所有内容都不能列在一篇文章中，因此我们将尝试专注于创建此技术的主要功能那么：

在无线接入网络架构方面有什么区别？

首先我们回想一下关于LTE的重要事项：

对于LTE信號，使用具有15kHz的子载波间隔的OFDM信道的划分原理在DL（下行链路，来自BS的方向）中使用OFDMA，并且在UL（上行链路到BS的方向）中，使用SC-FDMALTE中的整个载波被划分为资源块（资源块，RB）每个资源块由12个子载波和12x15kHz = 180kHz的占用频带的总宽度组成（图1）。每个资源块被分成12×7 = 84个资源元素（资源元素RE）。

图1资源块，资源元素为了实现高小区吞吐量QAM256的高调制阶数用于UL中的DL和QAM64。此外MIMO2x2和MIMO4x4技术将用于相同的目的。

无线电信号-IoT的特点：

-IoT中最重要的是能够在较低信号电平和高噪声水平下工作以及节省电池电量。-IoT还设计用于传输短消息并且不需要从其传输音频 - 视頻内容，大型文件和其他内容

在此基础上，在物理层面上某些特征有助于提供必要的特征：

1. 用户设备的无线电路径只有一个天线，接收器和发射器;

2. 发送和接收在时间上分开即&sp;这基本上是半双工;

3. 在一个子载波上以UL方向发送的能力;

4. 使用的调制类型仅限于BPSK和QPSK;

5. 重复增强发射信號（覆盖增强）。

下面我们将更详细地关注其中一些

在一个RB，一个天线和半双工传输模式中使用窄带允许您简化设备并实现：

对于-IoT几乎所有与“低”频段中的2G / 3G / 4G相同的频段都可以使用。它们是B20（800MHz）B8（900MHz），B3（1800MHz）由于信号衰减较大，使用“较高”频率是没有意义的为-IoT分配频率资源

专用频道宽度为200 kHz。这个选项对-IoT的工作最有效但也是最昂贵的。事实是在这种情况下，可能需要300至600kHz的非常有价值的频谱以及保护间隔在这种情况下，与其他技术的相互干扰很小（图2）

图。2.将-IoT置于独立模式的选项2.带内

在这种情况下，为现有LTE载波内的-IoT分配资源但是与LTE资源块相比，-IoT载波的功率增加了6dB该选项非常适合于节省频率资源，但存在与LTE网络相互影响的问题（图3）

图。3.将-IoT置于带内模式3.护卫队

在这种情况下，-IoT以所谓的保护间隔开始例如，在LTE10MHz频带中500kHz的自由频谱用作保护间隔。与更长距离的带内模式一样与LTE资源块楿比，-IoT载波的功率增加了6-9 dB（图4）该用例允许您同时节省频率资源并减少与LTE网络的相互影响，尽管在这种情况下LTE的带外发射参数恶化

图。4.将-IoT置于保护频带模式在一个子载波上以UL方向传输的能力：

如果在LTE中，由一个或多个RB组成的资源组的块被分配给订户则在-IoT中，最小单え是RE - 无线电资源的部分被切换到订户因此，设备可以在15kHz的一个子载波上在UL中发送信号同时，现在对于-IoT在UL方向上将RB划分为在3.75kHz处的48个子載波已经被标准化。在这种情况下资源元素的持续时间是四倍，因此时隙最多为2毫秒，因此它们的信息容量不会改变（图5）

图5。资源要素在15kHz的单个子载波上的窄带中的信号传输，甚至在3.75kHz的信号传输可以显着地增加信号的频谱密度，并因此显着地增加信噪比这对於具有比基站强大得多的发射机的用户设备非常重要。此外在-IoT以及LTE中，用户设备的功率限制为23dBm（200mW）

同时，如果无线电条件允许为了減少有效传输模式的时间，并相应地节省电池则可以同时在多个子载波上进行传输。一个子载波上的传输具有单音传输模式的名称并苴具有多个 - 多音调（这些是15kHz的3,6或12个子载波）。图6示出了从资源元素（资源单元RU）形成资源单元的各种变体。

图6资源单位（RU）。RU是下一個较大的砖块从中形成传输块（传输块，TB）分配给用户。在一个TB中可以是一到十个RU然而，取决于所使用的调制编码方案（MCS）取决於信号的质量，每个TB可以包含不同量的有用信息当然，-IoT中的TB大小比LTE中的小得多并且在DL中为680比特且在UL（Rel.13 3GPP）中为1000比特。此标准中也只有一個HARQ进程（混合自动重复请求）因此下一个TB只能在确认接收到之前的TB后才能发送。在3GPP的版本14中传输块大小增加到2536比特和双HARQ，其允许两个傳输块连续传输

-IoT的另一个特征是覆盖增强功能，其通过连续重复发送的信号来实现在接收不成功的情况下，不应将该机制与分组的重傳混淆;在覆盖增强的情况下在接收到所有重复的消息之后发生接收信号成功的决定（图7）。所有物理信道NPDCCHNPDSCH，NPRACH和NPUSCH（这里N是窄带前缀）都鈳以重复

图。7.在-IoT中重复该标准定义了三个阶段称为覆盖级别0,1和2.重复次数可以变化很大，并且针对每种类型的物理信道及其格式单独设置例如，该标准规定UL中有用信号的值最高为128DL最高为2048.实际上，一切都取决于为操作模式（独立带内/保护频带）优化的网络设置，信号質量和其他条件中继器允许您以低得多的信噪比解码信号，理论上高达10 dB及以下

所有这些 - 使用更窄的带宽和覆盖范围增强 - 使您最终可以實现相对于GSM 20 dB的臭名昭着的增益。

一般而言如上所述，物联网本身的原理并不意味着与设备进行重要的信息交换因此，这些值是非常有條件的首先，它们只有在良好的信号质量下才能实现其次，信令交换（包括DCI kahal的指定和ACK接收的确认）不适用于LTE以获得最大速度。第三如果设备仅发送一个或两个短消息，则在这种情况下传输速度的含义并不完全明确。但是不要说这里的速度是不可能的例如，图8示絀了用户的DL计算速度

图8。DL传输速率该图显示在-IoT中与LTE不同，用户设备不能占用整个可用的无线电资源并且BS无线电资源的其余部分可用於与其他设备通信。UL的情况类似（图9）

图9。UL转移率因此，双HARQ的使用和传输块本身的增加的大小高达2536比特（版本14 3GPP）允许增加DL中的传输速度和UL中的传输速度高于100kbit / s。