NB-IoT MAC层挑大梁，NB-IoT资源分配都靠它了！

NB-IoT MAC协议主要负责数据传输(Data Transfer)及实体资源/无线资源分配(Radio Resource Allocation)，而本文偏重无线资源分配，在此说明NB-IoT无线资源之规划。

 

由于物理层可用的带宽较LTE少(180kHz一个载波)，物理层程序也较以往大不相同，考虑到NB-IoT增强信号覆盖需求，因此3GPP标准制定团队利用「重复传送」之方式获取时域之增益，达到覆盖增强(Coverage Enhancement, CE)之目的：在标准规范中，下行链路传输仅允许跨子讯框排程(Cross-Subframe Scheduling)，上行链路传输支持跨子讯框和跨子载波排程。

 

NB-IoT采用集中控制方式管理演进节点B(eNB)与用户装置(UE)之间，数据传输所需的无线资源。 与LTE系统相同，UE传输或是接收数据皆听从于eNB指示． 分别为下行链路传输分配(Downlink Assignment)与上行链路传输授权(Uplink Grant)；即下行链路传输控制指示(Downlink Control Indicator, DCI)，上行部份使用DCI格式， 下行部份为DCI N1格式，寻呼(Paging)部份则使用DCI N2格式。

 

UE在与基地台链接的过程会周期性地监测/监听(Monitor)DCI传送的区域，即窄频物理下行控制频道(NPDCCH)，亦称搜索空间(Search Space)。 UE收到属于自己的DCI后，再依其内容指示至相对应数据传送区域，即窄频物理下行分享频道(NPDSCH)接收数据。

 

基于NB-IoT跨子讯框排程的特性，对比LTE以DCI告知UE当下子讯框(Subframe)数据所摆放的资源区块位置、资源区块数量，让UE知道数据位于那个「频率区间」内，NB-IoT则是告知一个排程延迟参数( Scheduling Delay，标准上称为k0)，以及资源区块长度，让UE知道属于自己的数据位于那个「时间区间」内。 针对NB-IoT资源分配与排程相关部分，有以下几项说明。

 

降低DCI获取成本 善用搜索空间提升UE效率

 

与LTE相同，UE可以透过搜索一个特定的区间获得DCI信息，可减少UE耗费不必要的功耗盲解不相关的数据。

 

在NB-IoT中，搜索空间以一个时间区间作为呈现；透过预先告知UE相关的参数，如系统信息区块类别2(NB-IoT System Information Block Type 2，SIB2-NB)中带共同搜索空间(Common Search Space)参数，随机存取(Random Access)流程中之RRC Connection Setup Message带特定搜索空间(UE Specific Search Space)参数， 使UE可以得知在哪一个时间范围能够有机会盲解出自己的DCI。

 

标准规范下，搜索空间的订定有很大的弹性，在长度方面可以根据所服务UE的特性去选择适当的长度；同时，在相同的搜索空间上，根据标准可以进一步选择性划分1、2、4、8等四种比例，作为不同UE的DCI传送时间， 划分后的长度即为该DCI所重复传送的次数(T1CSS可选择更多种比例划分)。

 

如图1所示，蓝色区域为所设置搜索空间长度为Rmax(此例设为8)，根据四种比例的划分，依序为R=Rmax/8，R=Rmax/4，R=Rmax/2，R=Rmax/1，以此例而言分别为1、2、4、8，R即是重复次数， 此时R所涵盖的时间区块即称为备选区块(Candidate)，所选择的划分比例也可看成此搜索空间所含备选区块数量。

 

图1 搜索空间备选区块示意图

 

此外，可以透过参数设定调整不同搜索空间起始的时间位置，避免过多UE处于同一搜索空间设定，导致基地台在单位时间所能服务的UE有限。 不同参数与比例订定将影响基地台在单位时间内所能够服务的UE数量，以及CE成效，因此在实作上可根据当下决定的排程策略进行调整选择。

 

当UE选定驻留(Camp)某一个基地台后，UE根据目前所处于的联机状态会监测相对应的搜索空间，目前的标准定义了Type1-NPDCCH共同搜索空间(T1CSS)、Type2-NPDCCH共同搜索空间(T2CSS)、 NPDCCH UE特定搜索空间(USS)等三种不同用途的搜索空间：

 

T1CSS

 

当UE闲置(Idle)时，会根据与核心网络(CN)之间约定之寻呼周期(Default Paging Cycle)监测T1CSS。 鉴于不同CE层级的UE皆是相同的T1CSS长度设置，其备选区块划分根据标准，可以有更多的选择满足各CE层级UE的重复传送次数；当UE在这个寻呼周期搜索空间、解出DCI且正确收到寻呼讯息时，UE便会进行随机存取程序， 并将所搜索的空间调整为T2CSS。

 

T2CSS

 

当UE处于未与核网注册，或是已注册但处于闲置状态时，若UE欲进行传送数据，或接收到基地台的寻呼讯息，UE便开始进行随机存取程序。 此时，UE便是依据T2CSS设定盲解DCI。

 

USS