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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

HF-Technik Das

HF-Technik Das NB-IoT-Signal im LTE-Spektrum spielt der NB-IoT-Inband-Modus eine große Rolle. Grundlagen des NB- IoT-Inband-Signals NB-IoT-Signale können in verschiedenen Implementationsarten vorkommen; die verbreitetste Art entspricht der frühsten Stufe dieser Technologie und ist der sogenannte Inband Mode. Dabei belegt das Signal 180 kHz oder grundsätzlich einen sogenannten Physical Resource Block (PRB), also einen passenden Abschnitt innerhalb des LTE-Breitband-Trägerspektrums wie im Aufmacherbild dargestellt. Dies hebt die existierende 4G-Funk-Zugriffs-Infrastruktur gewissermaßen auf ein neues Niveau und erlaubt den Betreibern mobiler Services die Ausweitung ihrer Aktivitäten auf neue IoT-Services durch ein simples Upgrade ihrer e-Node B (eNB) Software. Da der NB-IoT-Träger ein eigenständiges Netzwerksignal, das einen einzigen PRB nutzt, darstellt, kann der zugewiesene PRB für andere Services (mit)genutzt werden, wenn kein IoT-Verkehr abläuft. Sowohl LTE als auch NB-IoT sind in Infrastruktur und Spectrum voll integriert. Der Planungsblock (Scheduler) in Die Betreiber zellularer Funknetze müssen sich auf die Anforderungen des heranwachsenden IoT-Markts einstellen. In diesem wird das Narrow-Band Internet of Things (NB-IoT) schnell eine herausragende Rolle einnehmen. Es ist daher unvermeidlich, das NB-IoT-Signal näher kennen zu lernen. Die Narrow-Band-IoT-Technik wurde so entwickelt, dass damit ein einfaches Upgrade möglich ist für die neuen und existierenden Funkzellen (sowohl Macro-Basisstationen als auch Small Cells), die aktuell mit 4G in Form von LTE arbeiten. NB- IoT nutzt die selben Frequenzbänder, für welche die Anwender drahtloser Netzwerke exklusive Nutzerrechte haben, was es ermöglicht, die typische Verfügbarkeit und die typische Quality of Service wie bei durchschnittlichen Kunden zellularer Netzwerke zu ermöglichen. Für diese IoT-Anwendungen mit geringem bis moderatem Datendurchsatz ermöglicht NB-IoT eine bessere Abdeckung und eine bessere spektrale Effizienz in herausfordernden Umgebungen, besonders im Vergleich zu anderen verfügbaren Low-Power/ Wide-Area-Network-Lösungen (LPWAN). Trotz dieser Vorteile müssen Anbieter dieser Drahtlostechnik absichern, dass LTE-Breitband- Netzwerke und neue NB-IoT- Services harmonisch nebeneinander arbeiten können, ohne jeweils die erforderliche Quality of Service zu beeinträchtigen. Daher müssen die neuen NB- IoT Networks im Feld entsprechend getestet werden. Hierbei Teilübersetzung aus: White Paper NB-IoT: A Practical Guide for Field Testing, Viavi 2018 von FS Tabelle 1: Frequenzbänder gemäß 3GPP-Standards, um die vorgesehenen NB-IoT-Services mit dem existierenden LTE- Spektrum zu kombinieren (Quelle: 3GPP 36.802, 36.104, 36.211) 36 hf-praxis 4/2019

HF-Technik Bild 1: Downlink-Spektrum LTE & NB-IoT Bild 2: Uplink-Spektrum LTE & NB-IoT der Basisstation multiplext den NB-IoT- und den LTE-Traffic auf das selbe Spektrum, wodurch sich die gesamten Kosten des Betriebs für den Mobilfunkanbieter minimieren und sich das Datenverkehrsaufkommen den Gegebenheiten anpasst. LTE- und NB-IoT-Signal kann man als einfachen Träger betrachten, der die vorgegebene LTE-Kanalbreite belegt, wobei die Leistung dieses Trägers sich auf LTE- und NB-IoT-Signal aufteilt. Tabelle 1 listet die verschiedenen Frequenzbänder auf, die von den 3GPP-Standards vorgesehen sind, um die geplanten NB-IoT-Services mit dem existierenden LTE-Spektrum zu kombinieren. Weiterhin wichtig für die NB-IoT-Inband- Arbeitsweise ist die Feststellung, dass der NB-IoT-Standard eine begrenzte Anzahl von gewissen PRBs festgelegt hat, deren Nutzung für die NB-IoT-Transmission erlaubt ist, siehe Tabelle 2. Die erforderliche Leistungsabhebung für das NB-IoT-Signal ergibt sich aus dem Verhältnis von seiner Leistung, die lediglich einen PRB des LTE-Trägers oder 180 kHz belegt, und der mittleren Leistung über alle Breitbandträger (LTE und NB-IoT). Die minimale Leistungsanhebung für das NB-IoT-Signal ist 6 dB; hier findet sich eine der ersten Messungen im Bereich der Implementierung der neuen Netzwerke. Gemäß 3GPP Release 13 kann lediglich ein PRB um 6 dB für den Inband-Modus angehoben werden. Diverse Signalformen Der 3GPP-Standard spezifiziert folgende Signalformen: NB-IoT-Signalstruktur: • UL and DL bandwidth of 180 kHz (equivalent to one PRB) • Frequency error is specified to be ±0,1ppm • Modulation BPSK or QPSK (highest) Uplink Channels/Signals: • Narrowband Physical Uplink Shared Channel (NPUSCH) • Narrowband Physical Random- Access Channel (NPRACH) Downlink Channel/Signals: • N a r r o w b a n d P h y s i c a l Downlink Shared Channel (NPDSCH), requires EVM

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