NB-IoT MAC协议主要负责数据传输(Data Transfer)及实体资源/无线资源分配(Radio Resource AllocaTIon),而本文偏重无线资源分配,在此说明NB-IoT无线资源之规划。
由于物理层可用的带宽较LTE少(180kHz一个载波),物理层程序也较以往大不相同,考虑到NB-IoT增强信号覆盖需求,因此3GPP标准制定团队利用「重复传送」之方式获取时域之增益,达到覆盖增强(Coverage Enhancement, CE)之目的:在标准规范中,下行链路传输仅允许跨子讯框排程(Cross-Subframe Scheduling),上行链路传输支持跨子讯框和跨子载波排程。
NB-IoT采用集中控制方式管理演进节点B(eNB)与用户装置(UE)之间,数据传输所需的无线资源。 与LTE系统相同,UE传输或是接收数据皆听从于eNB指示. 分别为下行链路传输分配(Downlink Assignment)与上行链路传输授权(Uplink Grant);即下行链路传输控制指示(Downlink Control Indicator, DCI),上行部份使用DCI格式, 下行部份为DCI N1格式,寻呼(Paging)部份则使用DCI N2格式。
UE在与基地台链接的过程会周期性地监测/监听(Monitor)DCI传送的区域,即窄频物理下行控制频道(NPDCCH),亦称搜索空间(Search Space)。 UE收到属于自己的DCI后,再依其内容指示至相对应数据传送区域,即窄频物理下行分享频道(NPDSCH)接收数据。
基于NB-IoT跨子讯框排程的特性,对比LTE以DCI告知UE当下子讯框(Subframe)数据所摆放的资源区块位置、资源区块数量,让UE知道数据位于那个「频率区间」内,NB-IoT则是告知一个排程延迟参数( Scheduling Delay,标准上称为k0),以及资源区块长度,让UE知道属于自己的数据位于那个「时间区间」内。 针对NB-IoT资源分配与排程相关部分,有以下几项说明。
降低DCI获取成本 善用搜索空间提升UE效率
与LTE相同,UE可以透过搜索一个特定的区间获得DCI信息,可减少UE耗费不必要的功耗盲解不相关的数据。
在NB-IoT中,搜索空间以一个时间区间作为呈现;透过预先告知UE相关的参数,如系统信息区块类别2(NB-IoT System InformaTIon Block Type 2,SIB2-NB)中带共同搜索空间(Common Search Space)参数,随机存取(Random Access)流程中之RRC ConnecTIon Setup Message带特定搜索空间(UE Specific Search Space)参数, 使UE可以得知在哪一个时间范围能够有机会盲解出自己的DCI。
标准规范下,搜索空间的订定有很大的d性,在长度方面可以根据所服务UE的特性去选择适当的长度;同时,在相同的搜索空间上,根据标准可以进一步选择性划分1、2、4、8等四种比例,作为不同UE的DCI传送时间, 划分后的长度即为该DCI所重复传送的次数(T1CSS可选择更多种比例划分)。
如图1所示,蓝色区域为所设置搜索空间长度为Rmax(此例设为8),根据四种比例的划分,依序为R=Rmax/8,R=Rmax/4,R=Rmax/2,R=Rmax/1,以此例而言分别为1、2、4、8,R即是重复次数, 此时R所涵盖的时间区块即称为备选区块(Candidate),所选择的划分比例也可看成此搜索空间所含备选区块数量。
图1 搜索空间备选区块示意图
此外,可以透过参数设定调整不同搜索空间起始的时间位置,避免过多UE处于同一搜索空间设定,导致基地台在单位时间所能服务的UE有限。 不同参数与比例订定将影响基地台在单位时间内所能够服务的UE数量,以及CE成效,因此在实作上可根据当下决定的排程策略进行调整选择。
当UE选定驻留(Camp)某一个基地台后,UE根据目前所处于的联机状态会监测相对应的搜索空间,目前的标准定义了Type1-NPDCCH共同搜索空间(T1CSS)、Type2-NPDCCH共同搜索空间(T2CSS)、 NPDCCH UE特定搜索空间(USS)等三种不同用途的搜索空间:
T1CSS
当UE闲置(Idle)时,会根据与核心网络(CN)之间约定之寻呼周期(Default Paging Cycle)监测T1CSS。 鉴于不同CE层级的UE皆是相同的T1CSS长度设置,其备选区块划分根据标准,可以有更多的选择满足各CE层级UE的重复传送次数;当UE在这个寻呼周期搜索空间、解出DCI且正确收到寻呼讯息时,UE便会进行随机存取程序, 并将所搜索的空间调整为T2CSS。
T2CSS
当UE处于未与核网注册,或是已注册但处于闲置状态时,若UE欲进行传送数据,或接收到基地台的寻呼讯息,UE便开始进行随机存取程序。 此时,UE便是依据T2CSS设定盲解DCI。
USS
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