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NB-IoT的低成本分析——芯片低成本解析

2018-02-05

　　NB-IoT芯片的设计必须满足标准、降低成本和设计复杂度。与eMTC和Cat.4的标准相比，NB-IoT是LTE标准族群中UE复杂度最低的，如下表：

项目 NB-IoT UE（Rel-13 200kHz）   eMTC UE（Rel-13.14kHz） 普通LTE终端（Rel-8 Cat.4）

下行峰值速率 200Kbit/s 1Mbit/s 150Mbit/s

上行峰值速率 40Kbit/s或200Kbit/s 1Mbit/s 50Mbit/s

天线数量 1或2 1 2

双工方式半双工半双工全双工

UE接收带宽 200kMz   1.4kMz    20kMz

UE发射功率   23dBm 20/23dBm 23dBm

UE负责度 <15% 20% 100%

覆盖 +20dBm +15dB — —

　　NB-IoT具有较低的系统复杂度，物理层链路可以采用专用集成电路(Application Specific Intergrated Circuit，ASIC)来实现。相对于用字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)软件实现而言，ASIC能有更优的功耗和处理性能。用DSP软件处理时，内核运算需要将主频率提高到100MHz才可以处理比较复杂的算法;而用ASIC时，可以将主频率控制在30MHz以下，使整个基带部分的功耗得到极大降低。NB-IoT的系统设计不复杂，链路处理的算法用电路实现比较容易。

　　NB-IoT片上系统(System on Chip，SoC)实现对数字基带电路(BaseBand，BB)和RF的集成，这是NB-IoT低成本特性所必需的采用的方案。由于NB-IoT具备较低的吞吐量和较弱的移动性，物理层的运算量可以控制在比较低的水平，这使得对DSP的需求得到减弱，可以使用主频更低的DSP，以减少对功耗和配套存储器(Memory)的需求。某些更为激进的方案甚至可以不用DSP，而使用性能较好且支持DSP指令集扩展的MCU来兼任，进一步降低芯片成本。同时，NB-IoT移动性的降低使协议栈软件得到了有效简化，对内存储器的需求可以降至最低，这也是降低芯片成本的因素之一。

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项目	NB-IoT UE（Rel-13 200kHz）	eMTC UE（Rel-13.14kHz）	普通LTE终端（Rel-8 Cat.4）
下行峰值速率	200Kbit/s	1Mbit/s	150Mbit/s
上行峰值速率	40Kbit/s或200Kbit/s	1Mbit/s	50Mbit/s
天线数量	1或2	1	2
双工方式	半双工	半双工	全双工
UE接收带宽	200kMz	1.4kMz	20kMz
UE发射功率	23dBm	20/23dBm	23dBm
UE负责度	<15%	20%	100%
覆盖	+20dBm	+15dB	— —