基于NB-IoT技术的单站覆盖仿真分析及验证

陈巍

（中国电信股份有限公司福州分公司无线网络中心，福建 福州 350001）

基于NB-IoT技术的单站覆盖仿真分析及验证

陈巍

（中国电信股份有限公司福州分公司无线网络中心，福建 福州 350001）

良好的无线覆盖是保障移动通信网络质量和指标的前提。本文通过分析NB-IoT网络的主要性能特点，选取经验SPM传播模型进行单站覆盖仿真，并通过实地路测结果来验证仿真结果，为后续的合理组网打下基础。

NB-IoT；射频仿真；单站路测

1 概述

良好的无线覆盖是保障移动通信网络质量和指标的前提。良好的覆盖控制和干扰控制对网络性能意义重大。实际的网络建设中，应该结合上述内容，采取各种措施来尽量避免出现网络覆盖问题。本文描述了基于800M LTE的NB IoT无线网络覆盖的单站覆盖分析以及基于单站测试所做的仿真模型参数验证，重点解释了“无线网络覆盖问题产生的原因”中的问题。

2 中国电信NB IoT系统特点

2.1 NB-IoT网络定义覆盖增强

MCL（Maximum Coupling Loss）为最大耦合损耗，定义为发射机功率-接收机灵敏度；

MCL=Max Tx power-eNB Sensitivity

DL MCL=DL Max Tx power-UE Sensitivity

UL MCL=UL Max Tx power–eNB Sensitivity

协议规定了3种MCL覆盖等级：144dB、154dB、164dB；

协议要求NB-IoT覆盖能力比GPRS大20dB，GPRS的MCL最大为144dB，因此NB-IoT的MCL最低需满足164dB。

2.2 基于终端业务的覆盖分析

不同的业务，有不同的边缘速率要求，再对应不同的覆盖等级。边缘覆盖目标建议按照MCL 154dB规划智能抄表、POS机、智能家居的事件触发型业务对速率要求较高，NB-IoT终端只有部署在Stand-alone MCL<154dB的覆盖范围内才能满足上行速率要求，如果只考虑较低的业务速率和覆盖需求，则NB-IoT网络边缘覆盖目标可以按照MCL 164dB规划。

根据MCL覆盖等级的不同，可以制定出NB-IoT网络的三个规划标准：

高标准，满足MCL=144dB

一般标准，满足MCL=154dB

低标准，满足MCL=164dB

假设SA模式下，RS功率为32.2dBm（载频功率为2X10W），那么三种标准下，RSRP最小电平如表1所示。

表1 NB-IoT网络的三个规划标准（表格引用自《中兴通讯NB-IoT技术简介和网络规划v1.0》）

需要重点关注室外RSRP=-112dBm的覆盖边界，只有室外RSRP>=-112dBm的区域，才能具备NB IoT的接入条件。

3 单站覆盖仿真

3.1 传播模型选择

无线传播模型有多种形式和适用范围，需要合理选择。我们选择的是经验SPM传播模型。

SPM模型适用于从150MHz到2GHz比较宽的频率范围，也适用于密集城区、普通城区、郊区、农村的各种无线环境。

Path Loss=K1+K2log(d)+K3log(Htxeff)+K4Diffration+K5log(d)log(Htxeff)+K6(HRxeff)+Kclutterf(clutter)

表2 SPM模型参数

SPM传播模型中，K1和K2取值非常重要，这两个参数对结果的准确性影响很大：

因为在利用传播模型计算路损的时候，主要关注的是终端在离发射机不同位置的情况下，可以获得多大的信号场强。而其他因素，如天线高度、衍射损耗系数等，在固定场景下认为是不会发生变化的。

根据仿真使用的福州地图的地形地貌，选择模型参数经验值：

表3 模型参数经验值（表格引用自《中兴通讯传播模型参数及映射关系表（2013年）》）

3.2 单站覆盖测试

为了验证仿真模型选择的参数是否合适，我们在NB IoT试验站点开通之后进行了单站覆盖测试。测试过程中，使用的是中兴公司开发的NB IoT专用路测软件ZBOX-NB。

4 仿真和测试结果

4.1 对比分析

图1 仿真和单站覆盖测试结果对比图

如图1所示，在单站验证测试数据主要分布的8个区域中，6个区域的测试结果和仿真结果吻合（绿色框框区域1到6）。从单站覆盖测试结果上看，RSRP的覆盖和仿真结果契合度较高。

4.2 仿真误差说明

导致仿真误差的主要原因如下：

实际网络建设阶段RF参数与仿真设计阶段的输入存在不可避免的误差；

考虑仿真软件的运算效率和可实现性，仿真软件算法与真实网络在资源分配、调度等方面存在不可避免的差异；

无线环境的变化也会引起误差的存在。不断新建的城市建筑在仿真预测时未能在数字地图中体现，导致仿真预测的无线环境与真实的无线环境存在差异。

图2 仿真三维地图（2015年版）

在本次测试结果中，室外RSRP=-112dBm的区域，在仿真结果中基本上都有对应展现。区域7和区域8的测试结果和仿真结果偏差较大，是局部地貌发生了改变的原因导致。最新卫星地图表明，仿真所使用的2015版地图里区域8建筑在本文所做路测期间已经被拆除，区域7内的建筑物密集，建筑物高度、材质等也有不同程度的变化。

5 结束语

本次仿真使用的仿真模型和经验参数可以用来开展福州电信全网NB IoT仿真。为后续精准选点进行全网覆盖打下坚实基础。

[1]王晓周，蔺琳，肖子玉，等．NB-IoT技术标准化及发展趋势研究[J]．现代电信科技，2016，46(06)：5-12．

[2]曾云光．NB-IoT网络技术特点及网络部署简论[J]．中国新通信，2016，18(21)：15-16．

Simulation Analysis and Verification of Single Station Coverage Based on NB-IoT Technology

Chen Wei
（Fuzhou Branch Wireless Network Center,China Telecom Co.Ltd.,Fuzhou 350001,Fujian）

Good wireless coverage is the prerequisite to ensure the quality and target of mobile communication network.In this paper,through analyzing the main performance characteristics of NB-IoT network,the empirical SPM propagation model is used to simulate the single station coverage,and the simulation results are verified by field road test,which lays the foundation for the subsequent reasonable networking.

NB-IoT；radio frequency simulation；single station road testing

TN929.5

A

1008-6609(2017)08-0036-03

陈巍（1984-），男，福建福州人，研究生，工程师，研究方向为无线通信。