看完此文还不懂NB-IoT，你就过来掐死我吧...( 五 ) _nb-iot

为了确保与LTE系统共存，必须避免NB-IoT信号映射到LTE已使用的RE（，LTE物理资源中最小的资源单位），以保持两者间的正交性。

文章插图
如上图所示，每一列表明一个OFDM符号中的RE，每个OFDM符号有12个RE（对应12个子载波）。
对于独立部署和保护带部署模式，不需要保护LTE资源。因此，, 和NRS可以使用PRB中的所有资源。
对于带内部署模式，, 和NRS不能映射到已被LTE CRS和PDCCH占用的RE上。
NB-IoT终端通过小区搜索来获知部署模式（带内/保护带/独立部署）和CI，然后确定哪些RE被LTE使用，终端再映射和符号到可用RE 。NPSS，NSSS和NPBCH在初始同步和获取主系统信息时，并不知道部署模式，为此，NPSS，NSSS和NPBCH避免使用每一子帧的前三个OFDM符号，因为这些资源可能会被LTE PDCCH使用。
5.5 同步
同步是蜂窝通信系统中一个重要环节。当终端第一次开机后，需要检测一个"合适的小区"( cell)来驻留，然后获取符号、子帧、帧定时以及与载波频率同步。为了频率同步，终端需要从基站获取同步信息，同步调校，以纠正因本地振荡器不精准而引起的频率偏差。另外，由于存在多个小区，终端需基于NB-PCID识别其指定小区。
因此，整个同步过程实际包括时间同步校准，频偏校正，获取CI和子帧和帧号参考。
NB-IoT的特点是低成本和强覆盖。低成本意味着NB-IoT终端配置低成本的晶振，其初始载波频偏可高达20 ppm 。加之我们前文所述的带内和保护带部署模式下会引入额外的2.5KHz或7.5KHz栅格偏移，这会进一步加大载波频偏。对于NB-IoT的另一个特点———增强覆盖，意味着很多终端位于地下室一类的非常低的SNR网络环境。
如何在载波频偏和低SNR环境下完成精准的同步呢？尽管NB-IoT的同步过程和LTE相似，但为了解决上述两个问题，NB-IoT对同步序列进行了改动。
如前所述，NPSS和NSSS被用来完成同步，NPSS占用每帧的子帧＃5，NSSS占用每个偶数帧的子帧＃9 。NPSS用于获取符号定时和载波频偏，NSSS用于获取NB-PCID，时长为80ms块。对于超低SNR环境下的终端，要完成检测，单个10ms时间是不够的，需要一个累计的过程，多个10ms才行。NPSS就是基于这样的时间累计来设计的，其原理就是用时间来换精确性，用加权累积过程来纠正频偏。覆盖信号越差的终端，需要的累加次数越高。
NPSS和NSSS同步完成后，终端获取了符号定时、载波频偏和NB-PCID等信息。然后，终端获取MIB信息，其通过位于每帧中的子帧#0的NPBCH信道广播。NPBCH由8个自解码子块组成，每个子块重复8次，每个子块占用8个连续帧的子帧＃0，这样设计的目的就是为了让处于深度覆盖的终端成功获取信息。
通过以上设计，NB-IoT有效的补偿了载波频偏，并完成NPSS和NSSS同步、获取MIB信息。至于栅格偏移，尤其是7.5KHz的偏移，有点不好解决。
7.5kHz栅格偏移会导致5.33秒（假设载波频率为900 MHz）的符号定时漂移，这大于了循环前缀的持续时间，会破坏OFDM的下行链路的正交性。唯一的办法就是牺牲成本，提升计算复杂度，以提高检测性能。
所以，这里解决了那道作业题“联通900M只有6M带宽这种情况，怎么办？” 。
至于较小的栅格偏移，由于每10个子帧中只有一个NPBCH子帧，是可实现的。
5.6 随机接入
当需建立无线链路和调度请求时，NB-IoT会执行随机接入。随机接入的一个主要目的是实现上行链路同步，以保持上行正交性。
类似于LTE，NB-IoT基于竞争的随机接入包括四个步骤：