來源：RFsister、物聯網時空，由“重慶市物聯網產業協會”公眾號整理發布。
NB-IoT是如何發出信號的？
根據我國無線電管理相關要求，明確NB-IoT系統基站應到到屬地無線電管理機構辦理設臺審批，領取無線電臺執照。同時，根據臺站共存技術條件，對800MHz和900MHz頻段NB-IoT系統基站的設置提出了具體要求。
頻率是800MHz和900MHz，看圖就知道使用范圍。大概相當于3G信號的頻率，4G信號的頻率要達到2000MHz，頻率越高，波長越短，傳輸距離越短，也就是為何遠離基站的手機沒有4G信號，卻有2G信號的原因。
NB-IoT是否支持基站定位??R13 不支持基站定位，但運營商網絡可以做私有方案，比如基于小區 ID 的定位，不會影響終端，只需要網絡增加定位服務器以及與基站的聯系即可。 R14 計劃做定位增強，支持 E-CID、UTDOA 或者 OTDOA，運營商希望的定位精度目 標是在 50 米以內。
如果從終端復雜度角度考慮，UTDOA 更好，因為對終端幾乎沒有影響，并且在覆蓋增 強情況下(地下室 164dB)，UTDOA(上行)功耗更低;如果大部分場景不需要覆蓋增強，從網 絡容量角度來看，OTDOA(下行)會更好。
要將無線電波有效發射出去，要求無線電波的頻率與發射天線的長度有一定的關系，頻率越低，要求發射天線越長。聲音的頻率為20Hz～20kHz，聲音經話筒轉換成的音頻信號的頻率也是20Hz～20kHz，音頻信號經天線轉換成的無線電波的頻率同樣是20Hz～20kHz，如果要將這樣的低頻無線電波有效發射出去，要求天線的長度在幾千米至幾千千米，這樣做是極其困難的。
800MHz用現在的2G/3G/4G基站天線足矣，所以運營商、共享單車都在搞NB-IoT。
關于NB-IoT 基站的覆蓋范圍：
NB-IoT 比 LTE 和 GPRS 基站提升了 20dB 的增益，期望能覆蓋到地下車庫、地下室、 地下管道等信號難以到達的地方。 根據仿真測試數據，在獨立部署模式下，NB-IoT 覆蓋能力可達 164dB，帶內部署和保 護帶部署還有待仿真測試。
NB-IoT、LoRa通信距離比較：
NB-IoT通信距離：移動網絡的信號覆蓋范圍取決于基站密度和鏈路預算。NB-IoT具有164dB的鏈路預算，GPRS的鏈路預算有144dB（TR 45.820），LTE是142.7dB（TR 36.888）。
與GPRS和LTE相比，NB-IoT鏈路預算有20dB的提升，開闊環境信號覆蓋范圍可以增加七倍。20dB相當于信號穿透建筑外壁發生的損失，NB-IoT室內環境的信號覆蓋相對要好。一般地，NB-IoT的通信距離是15km。
LoRa通信距離：LoRa以其獨有的專利技術提供了最大168dB的鏈路預算和+20dBm的功率輸出。一般地，在城市中無線距離范圍是1~2公里，在郊區無線距離最高可達20km。
郊區無線距離最高20km是什么概念呢？不太專業的給大家截個圖，大概就是從市中心跑到五環外。
NB-IoT和 LoRa的中繼
在實際的網絡部署中，NB-IoT和LoRa的無線網絡信號都會存在覆蓋不到的地方，可稱之為信號“盲區”，如果針對“盲區”通過多架設基站達到信號覆蓋的話，勢必會造成網絡建設成本較高。這就需要一種低成本的“中繼”產品，來拓展和延伸網絡，來完成“盲區”的信號覆蓋。
據了解，中國LoRa應用聯盟（CLAA）使用了MCU和SX1278做了一個中繼實現了“盲區”的低成本信號覆蓋。
其實就是簡單的電磁波發射而已，還是老的調制解調技術，只是數據收發少，耗電低而已，沒啥新鮮的東西。吵來吵去，就是標準沒制定。
那么NB-IoT強覆蓋力的三劍客是誰？
強覆蓋是NB-IoT技術的最大特點之一，不僅可以滿足農村這樣的廣覆蓋需求，對于廠區、地下車庫、井蓋這類對深度覆蓋有要求的應用同樣適用。以井蓋監測為例，過去GPRS的方式需要伸出一根天線，車輛來往極易損壞，而NB-IoT只要部署得當，就可以很好的解決這一難題。這主要得益于NB-IoT的強覆蓋能力。
1.衡量標準
為了衡量NB-IoT的覆蓋能力，3GPP標準組織對此進行了定義，要求相比現有GSM、LTE網絡覆蓋要增強20dB以上。
2.標準由來
為什么是20dB呢？借用網上報道的水表例子來理解。水表所處位置無線環境差，與智能手機相比，高度差導致信號差4dB；同時再蓋上蓋子，額外增加約10dB左右損耗，所以需要增強約20dB。
根據3GPP標準定義，不同網絡下的MCL要求如下表所示。從表中可見，各制式下覆蓋的瓶頸均在上行，其中NB-IoT的上行MCL為-164dBm，而GSM、寬帶LTE網絡的上行MCL為-144dBm，因此20dB的增益是相比GSM和現有LTE網絡而言的。
3.關鍵技術
那么20dB的增益是怎么得來的呢？在回答這個問題之前，先介紹幾個關鍵概念。
MCL：Maximum Coupling Loss，最大耦合損失。是指接收端為了能正確地解調發射端發出的信號，整個傳輸鏈路上允許的最大路徑損耗(dBm)。
PSD：power spectral density，功率譜密度。表示每單位頻率波攜帶的功率(W/Hz)。
窄帶、重傳、低頻--NB-IoT強覆蓋能力的三劍客。
3.1 窄帶
窄帶所帶來的增益用PSD衡量。NB-IoT上行載波帶寬為3.75/15KHz，相比現有2G/3G/4G上行200KHz(除去保護帶寬，實際為180KHz)的PRB，PSD增益約為11dB：log((200mW/15KHz)/(200mW/180KHz))=10.7dB。也就是NB-IoT單位帶寬所攜帶的能量比2G/3G/4G更高，因此同等情況下可覆蓋更遠距離。
其中200mW對應發射功率為23dB的終端(10log200mW=23dB)。
3.2 重傳
相比傳統方式，NB-IoT支持更多次數的重傳。重傳次數每翻一倍，速率就會減半，同時帶來3dB的增益，通俗點講就是說一遍聽不清，就多說幾遍，提高聽清的概率。
標準中定義上行重傳次數最大可達128次，但考慮邊緣場景下的速率以及小區容量，上行重傳次數最大一般限為16次，對應9dB的增益（實際比理論低了約3dB）。
3.3 低頻
NB-IoT雖然可以部署于任何頻段，但考慮覆蓋需求，一般選擇1GHz以下低頻頻段部署。相比高頻，低頻具有路徑損耗更低、繞射能力更強等優點，更加適合遠距離覆蓋。（高頻則更加適合視距范圍內的通信，即發射端與接收端之間無遮擋、距離近）
前述20dB的增益就是這么來的：11dB(PSD)+9dB(重傳)=20dB，再加上NB-IoT普遍部署于1GHz以下的低頻頻段上，三者共同保證了NB-IoT技術的更強覆蓋。
4.Q&A
細心的讀者可能已經有疑問了：
Q1: 上行子載波帶寬有3.75/15kHz兩種，如果采用3.75kHz的帶寬，PSD
增益不就達到17dB了嗎?此時的增益是不是就達到了30dB?
A: 有一定道理：log((200mW/3.75KHz)/(200mW/180KHz))=17dB。之所以沒有使用3.75kHz計算，主要是考慮邊緣區域的速率因素，為了保證邊緣區域與寬帶LTE具有相當的速率（相同評估模型），前面按15kHz來計算的。
Q2: 前面是基于終端的發射功率為200mW、對應發射功率為23dB來計算的，實際上GSM最大發射功率可達33dB，此時NB-IoT的增益是不是就只有10dB了？
A: 當邊緣區域與GPRS速率相當時（相同評估模型），NB-IoT通過加大重傳次數依然可獲得20dB的增益：17dB(PSD)+(12+)dB(重傳)-10dB(發射功率差異)=19+dB。
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