USS - NB-IoT MAC层无线资源分配与重点技术简述

当UE完成随机存取程序，且进入链接（Connected）状态时，UE便会根据随机存取过程获得的USS参数设定信息进行搜索，直到状态又切换为闲置或随机存取状态时，再进行对应搜索空间之切换。

搜索/传输作业多元化 逻辑信道无明确划分规则

下行信道

在NB-IoT系统中，排除必要的系统/同步讯号（如NPBCH、NPSS、NSSS、

SIB-NB）所占用的资源，信道有NPDCCH与NPDSCH两种，然以整个NB-IoT系统面来看，此两种信道并没有明确时间上的划分规则。

原因之一在于前述所谈到，搜索空间不论起始位置或长度，皆可以依照不同UE以及CE构成非常多种组合表现；其二则归因于下一节将提及之排程延迟，赋予数据传输时间点多样化的可能性。 因此，在下行信道我们应以实际排程结果来看划分的结果，意即某区块时间若传送DCI，则此区间即作为NPDCCH使用；若传送下行数据，则此区间即作为NPDSCH使用。

上行信道

相对于下行信道，上行信道划分则较为简单：根据SIB2-NB中所设定之随机存取工作发送Preamble的时间区块作为NPRACH，其余皆作为NPUSCH来使用。

其特殊之处在于，考虑到NB-IoT上行支持跨子载波排程，排程上须根据所选择的NPUSCH format进一步针对子载波频率之间的资源分配进行考虑。

藉有限带宽传递DCI/数据 排程延迟有助兼顾效率

3GPP MAC协议标准定义PDCCH周期（Physical Downlink Control Channel period，简称pp），意即从目前的搜索空间起始点到下一个搜索空间起始点的间隔时间， 对于NB-IoT即作为NPDCCH的周期。 如图2所示，蓝色区域可视为某个/群UE的NPDCCH，白色区域为NPDSCH，区域的组成是依照标准订定参数组合而成，约有90种组合的可能性，周期组合的选择将会与排程策略、CE的考虑而有即高的弹性去选择。

NB-IoT是透过跨子讯框方式来进行排程，原因之一在于系统所定义的带宽较小，DCI与数据皆无法在同一时间传送完成；且在正常情况下，对于一个传送区域（Transport Block， TB）需要多个NPDSCH进行才可组成完成。 因此，如何去处理DCI与数据的时间关系便是NB-IoT特有的机制，时程k0扮演着最重要的角色。

当UE从备选区块解出DCI后变会获得基地台所给予的k0，UE便会等待k0时间后再开始进行收取NPDSCH的动作。 而k0的规定在上行/下行，或者在一些特定讯息上皆有不同的需求与限制，例如当UE收到DCI后必须等待至少4ms过后才可进行NPDSCH的接收，至少等待8ms过后才可进行NPUSCH的传送， 原因在于UE必须要有足够的时间去解DCI所带的讯息，或是进行UL/DL传送与接收模式转换的时间。

图3为上行与下行使用目前标准Release 14所订定最大的TB size与MCS下排程间隔的示意图，透过此图我们也可以算出在Release 14标准NB-IoT UE所能达到的最大速率的数值。

NB-IoT的k0数值是依照标准文件所规定的固定值进行选择，因此在选择上便会缺少相当的弹性，再加上前面所提到的搜索空间起始位置与长度的多样性，以及传送一个TB所需花的时间长度影响，因此在排程上将会是一个具有挑战性的工作。 在加上当中衍生的议题都有待研究与讨论，以下针对相关排程议题进行说明。

有限资源下扩充UE服务 MAC排程重要性与时俱增

由于NB-IoT支持多载波传输，让不同UE可在不同载波上传输，以扩充服务UE数量，MAC排程与无线资源分配将扮演至关重要的角色。

NB-IoT多载波分为锚载波（Anchor Carrier）以及非锚载波（Non-Anchor Carriers），锚载波是UE获取系统信息和同步讯号（NPSS/NSSS/NPBCH/SIB-NB）之载波 ；而非锚载波若系统有支持，则可以视为一个空白的资源区块。 由于锚载波作为传送系统信息与同步讯号的关系，这些信息将被视为最高优先权进行资源的占用。 因此，在标准规则上，NPDCCH与NPDSCH如果遭遇上述讯息传送的时间，便须要进行延后传送的动作。

有鉴于此，在锚载波排程上，我们必须考虑这些延后所带来的资源排程上的影响；另外，Release 14标准规范相较于Release 13，可以将随机存取程序与寻呼程序在非锚载波上进行， 此方式提高了系统的效率但也相对提到排程分配的复杂度。

若以整个通讯协议与IoT服务来看，一道IoT讯息的传送在NB-IoT系统上必须经过几道讯息的交换才会完成；若以UE所发起的讯息回报来看，必须经过完整的随机存取程序才可完成一笔上层服务数据的传送， 此UE所发起传送的完整程序即为所谓的行动发送数据程序（MO Procedure）。

但在许多如带宽限制、排程周期、搜索空间的限制之下，基站在有限的资源下就必须针对一些议题进行抉择，例如上行/下行分配比例、UE资源分配比例、公平性等等，如图4即为一个10个UE进行MO Procedure的简易时间轴对应示意图。 此外，若再考虑省电机制例如DRX状态寻呼的功能，以及多重CE层级设置上的排程，在MAC资源分配管理上将会是一大挑战。

本文针对NB-IoT MAC层进行重点技术描述，由于在变化上NB-IoT在资源分配逻辑上有着明显与其母技术LTE差异，因此本篇我们着重于此部份的说明与描述。 虽然NB-IoT是个相对于LTE简单化的技术，但由于为了去满足简单化后以时间资源换取频率资源的概念，在排程逻辑上相对有较为复杂的新议题需要解决；若以整个系统面来看，排程方法将会有更大的影响力影响整体效能。 考虑到未来标准订定会再增加更多排程上议题，例如Release 14订定的2-HARQ Process，MAC将会扮演着关键与重要的角色。