RF Verification for the Narrowband IoT Chipset

Abstract

The main objective of this bachelor’s thesis was to verify the RF performance of MediaTek’s NB-IoT chipset according to 3GPP specifications. The objective was also to introduce LPWAN radio technologies and compare different technologies from the NB-IoT point of view. An overview of different IoT radios was made with a deeper approach to LPWAN radios. The NB-IoT radio technology was introduced more precisely than other ones because the main focus was on NB-IoT in this thesis. Maybe the most important factors for massive IoT communication devices are a long communication range, a long battery lifetime and a low cost and high network capacity. A comparison between different LPWAN radio technologies was made based on those factors. The NB-IoT proved to be considerable option according to these criterions set to the LPWAN radio technology. MediaTek believes that NB-IoT will be a key radio technology in the IoT industry. MediaTek’s first NB-IoT chipset meets the requirements of cost efficiency and small IoT devices and supports 3GPP Release 14 enhanced standards. The chipset RF verification is based on 3GPP standard requirements for the NB-IoT RF performance. 3GPP specification items for UE, both a transmitter and a receiver, are introduced in detail and RF measurement test limits are based on them. The RF automatic measurement environment is introduced and finally test result verdicts are listed according to specification items.

Opinnäytetyön pääasiallisena tavoitteena oli verifioida Mediatekin NB-IoT-piirisarjan RF-suorituskyky 3GPP-spesifikaatioiden mukaisesti. Toisena tavoitteena oli esitellä LPWAN-radioteknologioita ja vertailla eri teknologioita NB-IoT-teknologian näkökulmasta. Ensiksi luotiin yleiskatsaus eri IoT-radioihin, joista tarkemmin esiteltiin LPWAN-radioita. NB-IoT-radioteknologia esiteltiin vielä muita tarkemmin, koska tämän työn pääpaino oli siinä teknologiassa. Ehkä kaikkein tärkeimmät tekijät massiivisessa IoT-kommunikoinnissa ovat pitkä kantama, pitkä akun kesto, alhainen hinta ja korkea verkon kapasiteetti. Eri LPWAN-radioteknologioita vertailtiin näiden tekijöiden pohjalta. Näihin kriteereihin perustuen NB-IoT osoittautui varteenotettavaksi LPWAN-radioteknologiavaihtoehdoksi. Mediatekin näkemys on, että NB-IoT tulee olemaan tärkein radioteknologia IoT-alalla. Mediatekin kehittämä NB-IoT-piirisarja täyttää pienten ja kustannustehokkaiden IoT-laitteiden asettamat vaatimukset ja tukee 3GPP Release 14 laajennettua standardia. Piirisarjan RF-verifiointi perustuu 3GPP-standardin asettamiin vaatimuksiin NB-IoT:n RF-suorituskyvylle. Päätelaitteen lähettimelle ja vastaanottimelle asetetut 3GPP-spesifikaatiovaatimuskohdat on esitetty yksityiskohtaisesti. Niiden perusteella on johdettu RF-mittauksissa käytetyt testirajat. RF-automaattimittausympäristö on esitelty, ja lopuksi saatujen testitulosten tila on listattu spesifikaatiokohtien mukaisesti.