NB-IoT網絡NPDCCH調度算法的仿真研究

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NB-IoT調度算法，用來提高資源利用率。

關鍵詞：NB-IoT;調度;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應用于大規模物聯網的一種無線接入技術，可部署在現有的蜂窩網絡[1]。由于NB-IoT承載大量終端，上行鏈路（UL）和下行鏈路（DL）會產生擁擠，需要給UE調度時頻資源，本文使用網絡模擬器3（NS3）重點研究并實現了NB-IoT的NPDCCH（窄帶物理下行控制鏈路）調度算法[2]。

1 NB-IoT概述和DL資源結構

1.1 NB-IoT技術概述

NB-IoT的部署方式分為三種，帶內、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]。上行鏈路結構可參考3GPP文件，由于本文主要研究NPDCCH的調度，UL調度是在NPDDCH調度之后才進行。

1.2 NB-IoT下行鏈路

NB-IoT的DL分為奇數幀和偶數幀。下行幀用于傳輸數據、系統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調度算法的實現

由于NS3的NB-IoT模塊還在研發當中，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、周期參數和時域偏移，在調度開始之前，小區同步時已獲得該信息。

表1算法描述本文設計的NPDCCH調度程序的過程，該調度程序為想要接收下行鏈路數據或發送上行鏈路數據的UE調度DCI，提前避免重復調度和提高資源利用率。

3 仿真結果

給每個UE分配不同的可以減少NPDCCH調度周期中浪費的SF，提高資源利用率。仿真結果分別是未改進的NB-IoT、提出改進的NB-IoT和變化的，仿真結果如圖1所示。橫坐標是指在同一時間處理的UE個數，縱坐標是資源利用率。同時處理同數量的UE，資源利用率越高的說明更加節省時頻資源，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].現代電子技術，2019（22）：98.

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

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

[4] 李曦.蜂窩物聯網中大規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