NB-IoT网络NPDCCH调度算法的仿真研究
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摘要：NB-IoT是3GPP在R13提出的一种大容量长距离无线接入方式，大容量长距离的特点会增大时频资源的消耗，本文采用NS3模拟器设计和实现NB-IoT调度算法，用来提高资源利用率。
关键词：NB-IoT;调度;NS3;LTE
中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）12-0100-01
0 引言
NB-IoT应用于大规模物联网的一种无线接入技术，可部署在现有的蜂窝网络[1]。由于NB-IoT承载大量终端，上行链路（UL）和下行链路（DL）会产生拥挤，需要给UE调度时频资源，本文使用网络模拟器3（NS3）重点研究并实现了NB-IoT的NPDCCH（窄带物理下行控制链路）调度算法[2]。
1 NB-IoT概述和DL资源结构
1.1 NB-IoT技术概述
NB-IoT的部署方式分为三种，带内、保护频带和独立频带;NB-IoT的下行链路和LTE的下行链路标准相同。NB-IoT无线帧（RF）长度是10ms，每个无线帧包含10个子帧（SF），SF长度为1ms，包含两个时隙，时隙长度为0.5ms（7个OFDM符号）[3]。上行链路结构可参考3GPP文件，由于本文主要研究NPDCCH的调度，UL调度是在NPDDCH调度之后才进行。
1.2 NB-IoT下行链路
NB-IoT的DL分为奇数帧和偶数帧。下行帧用于传输数据、系统控制信息和同步信息，包括窄带主同步信息（NPSS）、窄带副同步信息（NSSS）、窄带参考信号（NRS）、窄带物理广播信道（NPBCH）、窄带物理下行控制信道（NPDCCH）和NPDSCH。
2 NPDCCH调度算法的实现
由于NS3的NB-IoT模块还在研发当中，我们删除LTE的物理上行控制链路（PUCCH）和物理混合ARQ指标通道（PHICH），修改PDCCH、PRACH、UE和eNB的参数以满足NB-IoT的设计[4]。当编码的SF满足公式1就可以把当前SF分配用于NPDCCH的传输：
（1）
是RF的编码，是SF的编码，，，分别是NPDCCH的重复次数、周期参数和时域偏移，在调度开始之前，小区同步时已获得该信息。
表1算法描述本文设计的NPDCCH调度程序的过程，该调度程序为想要接收下行链路数据或发送上行链路数据的UE调度DCI，提前避免重复调度和提高资源利用率。
3 仿真结果
给每个UE分配不同的可以减少NPDCCH调度周期中浪费的SF，提高资源利用率。仿真结果分别是未改进的NB-IoT、提出改进的NB-IoT和变化的，仿真结果如图1所示。横坐标是指在同一时间处理的UE个数，纵坐标是资源利用率。同时处理同数量的UE，资源利用率越高的说明更加节省时频资源，可以理解为相同的时频资源可以承载更多的UE。
4 结论和展望
对比资源利用率可以看出，改进算法能够提高NPDCCH调度的资源利用率，给UE分配不同的会进一步的提高资源利用率。
参考文献
[1] 王文庆.基于NB-IOT的智能水表采集器设计[J].现代电子技术，2019（22）：98.
[2] 李凌翎.基于NS3的海上移动场景LoRa网络性能研究[J].微型电脑应用，2019（03）：78-79.
[3] 陳刚.NB-IoT下行链路关键技术分析与性能仿真[J].电子技术与软件工程，2019（12）：103-105.
[4] 李曦.蜂窝物联网中大规模设备接入算法设计与平台搭建[D].北京邮电大学，2018.
Simulation Research on NPDCCH Scheduling Algorithm in NB-IoT Network
WANG Ze-hao
（School of information science and engineering， Lanzhou University， Lanzhou Gansu 730030）
Abstract：NarrowBand Internet of Thing is a large-capacity and long-distance wireless access method proposed by 3GPP in R13.The characteristics will increase the consumption of time-frequency resources.This paper uses the NS3 simulator to design and implement the NB-IoT scheduling algorithm to improve resource utilization.
Key words：NB-IoT; scheduling; NS3; LTE
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