從分析 NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開始，介紹了 NB-IoT 系統(tǒng)的物理層以及與其他系統(tǒng)的共存 情況、介紹了 LTE 系統(tǒng)和 GSM 系統(tǒng)，以及分析了它們對(duì) NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)影響研究必要性。 主要研究了 LTE 系統(tǒng)對(duì) NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的影響，分為 stand-alone、guard-band 和 in-band 三 種場(chǎng)景，分析了吞吐量損失情況和 SINR 損失情況；研究了 GSM 系統(tǒng)對(duì) NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的影 響，同樣計(jì)算了吞吐量損失和 SINR 損失情況。通過以上研究表明；傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)對(duì) NB-IoT 物聯(lián) 網(wǎng)系統(tǒng)的影響很小。

NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）是 3GPP 引入的新功能， 未來無線系統(tǒng)的部署中，NB-IoT 系統(tǒng)將與相同地 理區(qū)域內(nèi)的其他無線通信系統(tǒng)相鄰，以便改善頻譜資源的使用。同時(shí)，由于通信設(shè)備發(fā)送器、接收器 的非線性特性，可能發(fā)生兩個(gè)系統(tǒng)之間的相互干擾 影響 [1]?？紤]系統(tǒng)間的共存影響對(duì)于頻譜規(guī)劃以及 如何實(shí)施網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃以提高系統(tǒng)容量和頻譜利用率非 常重要。

1? NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)

1.1? NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng) NB-IoT 系統(tǒng)是由 3GPP 組織定義的 CIoT 接入 技術(shù)。作為 LTE-M 的補(bǔ)充，NB-IoT 提供了完整的 CIoT 解決方案 [2]。與傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相比， NB-IoT 系統(tǒng)具有以下特征。 

（1）改善室內(nèi)覆蓋，在現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 上具有 20 dB 的覆蓋增強(qiáng)。 

（2）支持大規(guī)模低吞吐量設(shè)備。 

（3）支持低復(fù)雜度的設(shè)備。 

（4）支持低功耗設(shè)備。 

（5）支持低延遲靈敏度。

1.2? NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)與其他系統(tǒng)共存 NB-loT 系統(tǒng)支持三種不同模式的部署方案如下： 

（1）stand-alone 場(chǎng)景，占用獨(dú)立頻譜資源的 獨(dú)立場(chǎng)景，例如使用 GERAN 系統(tǒng)的頻譜，替換一 個(gè)或多個(gè) GSM 載波。 

（2）in-band 場(chǎng)景，在正常 LTE 系統(tǒng)載波中占 用資源塊的帶內(nèi)場(chǎng)景。 

（3）guard-band 場(chǎng) 景， 保 護(hù) 頻 帶 場(chǎng) 景 占 用LTE 系統(tǒng)保護(hù)頻帶內(nèi)未使用的資源塊。

2? LTE 系統(tǒng)對(duì) NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的影響研究 長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）是由 3GPP 組織開發(fā)的 UMTS 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期演進(jìn)計(jì)劃。

2.1? 影響評(píng)估準(zhǔn)則 對(duì)于 LTE 系統(tǒng)的上行鏈路和下行鏈路，如果 相對(duì)吞吐量損失小于 5%，則認(rèn)為滿足共存性能 損失要求。吞吐量損失通過觀察 ACLR 曲線判斷 LTE 系統(tǒng)的性能損失。首先，在模擬單系統(tǒng)吞吐量 Thrsingle 后，引入 NB-loT 系統(tǒng)的相應(yīng)鏈路干擾， 此時(shí)獲得 LTE 系統(tǒng)的吞吐量，NB-IoT 系統(tǒng)產(chǎn)生的 系統(tǒng)吞吐量損失計(jì)算如式（1）所示： Throughputloss=1-Thrmulti/Thrsin gle （1） 通過 SINR、曲線觀察 NB-IoT 系統(tǒng)的性能。首先， 模擬單個(gè)系統(tǒng)的 SINR 曲線，并引入相應(yīng) LTE 系統(tǒng) 的鏈路影響。類似地，獲得 NB-IoT 系統(tǒng)的 SINR 曲 線，與無影響情況相比，觀察影響情況下 SINR 曲 線損失表明，如果 SINR 的損耗小于 1dB，則可滿 足系統(tǒng)共存的性能指標(biāo)。

2.2? 計(jì)算參數(shù) 從大規(guī)模共存場(chǎng)景的角度來看，stand-alone 場(chǎng) 景中，需考慮 NB-IoT、LTE 系統(tǒng)的上、下行鏈路共 存影響，in-band、guard-band 場(chǎng)景中，考慮 NB-IoT 系統(tǒng)和上行鏈路處的 LTE 系統(tǒng)共存影響情況。

2.3? 結(jié)果分析 2.3.1? stand-alone 場(chǎng)景下行鏈路仿真結(jié)果 獨(dú)立場(chǎng)景中，載波頻率為 900 MHz、2 000 MHz。 在下行鏈路上，NB-loT 系統(tǒng)的子載波間隔統(tǒng)一為 20 kHz，下行鏈路共存情況如表 2 所示。

（1）頻率為 900MHz 計(jì)算 LTE 系統(tǒng)的吞吐量損失。圖 1 顯示了載波 頻率為 900 MHz 時(shí) LTE 系統(tǒng)的吞吐量損失模擬結(jié)果。 NB-IoT 系統(tǒng)通過估計(jì)共存情況下的系統(tǒng)組件損耗標(biāo) 準(zhǔn)來評(píng)估 NB-IoT 系統(tǒng)的 SINR 分布，圖 2 顯示了載 波頻率為 900 MHz 時(shí) NB-IoT 系統(tǒng)的 S1NR 分布。

（2）頻率為 2 000 MHz當(dāng)載波頻率為 2 000 MHz 時(shí)，LTE 系統(tǒng)的共 存影響的吞吐量損失如圖 3 所示。當(dāng)載波頻率為 2 000 MHz 時(shí)，NB-IoT 系統(tǒng)的共存干擾的 SINR 分 布如圖 4 所示。

4 LTE 系統(tǒng)下行鏈路 SINR 損失，2 000 MHz 在 NB-IoT、LTE 系統(tǒng)共存仿真平臺(tái)上，運(yùn)行 時(shí)仿真程序，統(tǒng)計(jì)影響結(jié)果是雙向的。 GSM 系統(tǒng) BS 模板可應(yīng)用于 NB-IoT 系統(tǒng)，且在 LTE 系統(tǒng)的干擾帶內(nèi)，NB-IoT 系統(tǒng)中心頻率的頻率 補(bǔ)償被認(rèn)為大于 600 kHz 并且等效 ACLR 被認(rèn)為大于 60 dB。因此，LTE 系統(tǒng)吞吐量損失小于 1%。雖然假 設(shè) GSM 系統(tǒng)的 UE ACS 適用于 NB-loT 系統(tǒng)，但在 LTE 系統(tǒng)的影響帶寬內(nèi)，NB-loT 系統(tǒng)中心頻率的頻率補(bǔ)償 大于 600 kHz 且等效 ACS 被認(rèn)為大于 58 dB。因此， NB-loT 系統(tǒng)的 SINR 與沒有影響的 SINR 損耗相比較小。 上述分析表明，NB-loT 系統(tǒng)和 LTE 系統(tǒng)可在 獨(dú)立場(chǎng)景下在下行鏈路上共存，并且在共存時(shí)滿足 系統(tǒng)性能要求。

2.3.2? stand-alone 場(chǎng)景上行鏈路仿真結(jié)果 stand-alone 場(chǎng) 景 中， 載 波 頻 率 為 900 MHz、 2 000 MHz，鏈接共存如表 3 所示。

假設(shè) NB-IoT 系統(tǒng)的 UE ACLR 在 LTE 影響系 統(tǒng)的帶寬內(nèi)是平坦的，且具有 40 dB 的值。從仿真 結(jié)果來看，LTE 系統(tǒng)吞吐量損失小于 5％。在 LTE 系統(tǒng)的影響帶寬內(nèi)，NB-IoT 系統(tǒng)中心頻率的頻率 補(bǔ)償大于 600 kHz，并且等效 ACLR 大于 60 dB。因 此，NB-IoT 系 統(tǒng) single-tone、multi-tone 傳 輸 下， LTE 系統(tǒng)的吞吐量損失都很小。

假設(shè) GSM 系統(tǒng)的 BS ACS 適用于 LTE 系統(tǒng)干擾帶寬內(nèi)的 NB-IoT 系統(tǒng)，NB-IoT 系統(tǒng)中心頻率的頻 率補(bǔ)償大于 600 kHz，等效 ACS 大于 58 dB 。因此， NB-IoT 系統(tǒng) single-tone、multi-tone 傳輸下，NB-IoT 系統(tǒng)的 SINR 損耗都是小的。

根據(jù)以上分析，如果 NB-IoT 系統(tǒng)的 ACLR 大于 40 dB 且 ACS 大于 40 dB，則 stand-alone 場(chǎng)景中 NBIoT、LTE系統(tǒng)間的上行鏈路共存時(shí)，可滿足性能要求。

2.3.3? guard-band 場(chǎng)景仿真結(jié)果 guard-band 場(chǎng)景中，NB-IoT、LTE 系統(tǒng)間的共 存與 stand-alone 場(chǎng)景有些不同，表 4 為 NB-IoT、 LTE 系統(tǒng)共存的場(chǎng)景。

從仿真結(jié)果可看出，NB-IoT、LTE 系統(tǒng)的性能 參數(shù)處于允許范圍內(nèi)，且 NB-IoT、LTE 系統(tǒng)可在 保護(hù)頻帶場(chǎng)景中共存。

stand-alone 場(chǎng)景下行鏈路情況下，LTE 系統(tǒng)吞吐量損失都小于 1%。NB-loT 系統(tǒng)的 SINR 與沒有影響的 SINR 損耗相比較小。stand-alone 場(chǎng) 景上行鏈路情況下，NB-IoT 系統(tǒng) SINR 損耗很小。 guard-band 場(chǎng)景下，NB-IoT、LTE 系統(tǒng)的性能下降 在設(shè)置泄漏模型中處于允許范圍內(nèi)，且 NB-IoT、 LTE 系統(tǒng)可在保護(hù)頻帶場(chǎng)景中共存。in-band 場(chǎng)景下，NB-IoT、LTE 系統(tǒng)的性能下降在允許范圍內(nèi)， NB-IoT、LTE 系統(tǒng)可在設(shè)置泄漏模型中的 in-band 場(chǎng)景中共存。

NB-IoT、GSM 系 統(tǒng) 可 在 stand-alone 場(chǎng) 景中在下行鏈路上共存。NB-IoT 系統(tǒng)的 UE ACLR 在 GSM 系統(tǒng)的干擾帶內(nèi)是平坦的，其值為 20 ～ 25 dB， NB-loT、GSM 系統(tǒng)可在 Stand-alone 場(chǎng)景中在上行 鏈路中共存。

本文作者：于曉陽

關(guān)鍵詞：nb-iot dtu