NB-IoT網(wǎng)絡NPDCCH調(diào)度算法的仿真研究

王澤昊

摘要：NB-IoT是3GPP在R13提出的一種大容量長距離無線接入方式，大容量長距離的特點會增大時頻資源的消耗，本文采用NS3模擬器設計和實現(xiàn)NB-IoT調(diào)度算法，用來提高資源利用率。

關(guān)鍵詞：NB-IoT;調(diào)度;NS3;LTE

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0100-01

0 引言

NB-IoT應用于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的一種無線接入技術(shù)，可部署在現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡[1]。由于NB-IoT承載大量終端，上行鏈路（UL）和下行鏈路（DL）會產(chǎn)生擁擠，需要給UE調(diào)度時頻資源，本文使用網(wǎng)絡模擬器3（NS3）重點研究并實現(xiàn)了NB-IoT的NPDCCH（窄帶物理下行控制鏈路）調(diào)度算法[2]。

1 NB-IoT概述和DL資源結(jié)構(gòu)

1.1 NB-IoT技術(shù)概述

NB-IoT的部署方式分為三種，帶內(nèi)、保護頻帶和獨立頻帶;NB-IoT的下行鏈路和LTE的下行鏈路標準相同。NB-IoT無線幀（RF）長度是10ms，每個無線幀包含10個子幀（SF），SF長度為1ms，包含兩個時隙，時隙長度為0.5ms（7個OFDM符號）[3]。上行鏈路結(jié)構(gòu)可參考3GPP文件，由于本文主要研究NPDCCH的調(diào)度，UL調(diào)度是在NPDDCH調(diào)度之后才進行。

1.2 NB-IoT下行鏈路

NB-IoT的DL分為奇數(shù)幀和偶數(shù)幀。下行幀用于傳輸數(shù)據(jù)、系統(tǒng)控制信息和同步信息，包括窄帶主同步信息（NPSS）、窄帶副同步信息（NSSS）、窄帶參考信號（NRS）、窄帶物理廣播信道（NPBCH）、窄帶物理下行控制信道（NPDCCH）和NPDSCH。

2 NPDCCH調(diào)度算法的實現(xiàn)

由于NS3的NB-IoT模塊還在研發(fā)當中，我們刪除LTE的物理上行控制鏈路（PUCCH）和物理混合ARQ指標通道（PHICH），修改PDCCH、PRACH、UE和eNB的參數(shù)以滿足NB-IoT的設計[4]。當編碼的SF滿足公式1就可以把當前SF分配用于NPDCCH的傳輸：

（1）

是RF的編碼，是SF的編碼，，，分別是NPDCCH的重復次數(shù)、周期參數(shù)和時域偏移，在調(diào)度開始之前，小區(qū)同步時已獲得該信息。

表1算法描述本文設計的NPDCCH調(diào)度程序的過程，該調(diào)度程序為想要接收下行鏈路數(shù)據(jù)或發(fā)送上行鏈路數(shù)據(jù)的UE調(diào)度DCI，提前避免重復調(diào)度和提高資源利用率。

3 仿真結(jié)果

給每個UE分配不同的可以減少NPDCCH調(diào)度周期中浪費的SF，提高資源利用率。仿真結(jié)果分別是未改進的NB-IoT、提出改進的NB-IoT和變化的，仿真結(jié)果如圖1所示。橫坐標是指在同一時間處理的UE個數(shù)，縱坐標是資源利用率。同時處理同數(shù)量的UE，資源利用率越高的說明更加節(jié)省時頻資源，可以理解為相同的時頻資源可以承載更多的UE。

4 結(jié)論和展望

對比資源利用率可以看出，改進算法能夠提高NPDCCH調(diào)度的資源利用率，給UE分配不同的會進一步的提高資源利用率。

參考文獻

[1] 王文慶.基于NB-IOT的智能水表采集器設計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2019（22）：98.

[2] 李凌翎.基于NS3的海上移動場景LoRa網(wǎng)絡性能研究[J].微型電腦應用，2019（03）：78-79.

[3] 陳剛.NB-IoT下行鏈路關(guān)鍵技術(shù)分析與性能仿真[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（12）：103-105.

[4] 李曦.蜂窩物聯(lián)網(wǎng)中大規(guī)模設備接入算法設計與平臺搭建[D].北京郵電大學，2018.

Simulation Research on NPDCCH Scheduling Algorithm in NB-IoT Network

WANG Ze-hao

（School of? information science and engineering， Lanzhou University， Lanzhou? Gansu? 730030）

Abstract：NarrowBand Internet of Thing is a large-capacity and long-distance wireless access method proposed by 3GPP in R13.The characteristics will increase the consumption of time-frequency resources.This paper uses the NS3 simulator to design and implement the NB-IoT scheduling algorithm to improve resource utilization.

Key words：NB-IoT; scheduling; NS3; LTE