NTN就是Non-Terrestrial Networks，非地面網(wǎng)絡(luò)。

基于 5G 標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星對(duì)地通信是構(gòu)建 NTN 的關(guān)鍵一步?；?5G 星地通信的 NTN 為沒有地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)或服務(wù)欠缺地區(qū)帶來安全、可靠和高帶寬的連接；5G NTN 的廣泛部署可以為農(nóng)村人口提供重要的健康、安全和經(jīng)濟(jì)利益，同時(shí)改善農(nóng)業(yè)、能源、健康和交通等工業(yè)部門的經(jīng)濟(jì)狀況；可以為 M2M/IoT設(shè)備或移動(dòng)平臺(tái)上的乘客提供服務(wù)連續(xù)性或確保任何地點(diǎn)的服務(wù)可用性。

在目前的研究階段，NTN考慮使用的衛(wèi)星主要是LEO和GEO。

LEO為低軌衛(wèi)星，通常距離地面300-2000公里，移動(dòng)速度約7.9km/s。低軌衛(wèi)星通信的主要挑戰(zhàn)是衛(wèi)星高速移動(dòng)引入的多普勒（幾十kHz），以及對(duì)地高度引入的較長(zhǎng)時(shí)延（幾毫秒），以及衛(wèi)星高速移動(dòng)引起的星間切換或波束切換；

GEO為地球靜止軌道衛(wèi)星，屬于GSO（地球同步軌道衛(wèi)星的一種）， GEO衛(wèi)星高度約36000公里，對(duì)地面基本保持靜止，有較小的移動(dòng)速度，主要挑戰(zhàn)是遠(yuǎn)超地面通信網(wǎng)絡(luò)的delay（幾百毫秒）；

各類衛(wèi)星主要信道參數(shù)變化情況如下：

在研究階段主要參考如下研究報(bào)告：

3GPPRel-15: Study on NR to support non-terrestrial networks (3GPPTR 38.811)

本報(bào)告主要是定義了NTN的部署場(chǎng)景、參數(shù)，如架構(gòu)、高度、軌道等，并確定對(duì)NR的關(guān)鍵潛在影響；研究了NTN的信道模型。

3GPPRel-16: Study on solutions for NR to support non-terrestrial networks (3GPPTR 38.821)

本報(bào)告針對(duì)先前研究中確定的關(guān)鍵影響評(píng)估解決方案,研究對(duì)RAN協(xié)議/架構(gòu)的影響

3GPPRel-17: Study on Narrow-Band Internet of Things (NB-IoT) / enhanced Machine Type Communication (eMTC) support for Non-Terrestrial Networks (NTN)（3GPPTR36.763）

本報(bào)告的第一目標(biāo)是：確定適用于物聯(lián)網(wǎng)的NTN場(chǎng)景，包括支持基于透明有效載荷的LEO和GEO

第二個(gè)目標(biāo)是：對(duì)于上述確定的場(chǎng)景，研究并建議必要的更改，以支持衛(wèi)星上的NB-IoT和eMTC，盡可能重復(fù)使用3GPP TR 38.821中針對(duì)NR NTN進(jìn)行的研究的結(jié)論。

本報(bào)告中將UE中的GNSS能力作為NB-IoT和eMTC設(shè)備的工作前提。有了這個(gè)前提，UE可以以足夠的精度來估計(jì)和預(yù)補(bǔ)償U(kuò)L傳輸?shù)亩〞r(shí)和頻率偏移。

此外，在3GPP Release 17后，物理層以及RAN相關(guān)的協(xié)議中都增加了NTN相關(guān)的內(nèi)容。

在3GPP Release 17中，提出了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要是下面這六種，主要差異是衛(wèi)星在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所處的節(jié)點(diǎn)位置及功能。Release 17中推薦的是前兩種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

第一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是透?jìng)髂Ｊ剑╰ransparent payload），衛(wèi)星只進(jìn)行透明轉(zhuǎn)發(fā)；

第二種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是再生模式（regenerative），衛(wèi)星需要具備gNB的全部或部分功能，就是我們常說的“基站上星”。

衛(wèi)星通信使用到的頻段涵蓋L、S、Ku、Ka、Q/V等頻段，3GPP 協(xié)議將 L、S頻段的2段小帶寬頻譜定義為BAND n255、n256，用于NTN通信。在目前的研究階段，手持設(shè)備主要考慮S頻段；而甚小孔徑終端站等設(shè)備主要考慮Ka頻段，也可能使用Ku、Q/V等毫米波頻段傳輸。

3GPP TR 38.811協(xié)議對(duì)于NTN信道模型建模要求如下：

O&M (Operations & Maintenance) 會(huì)定期或按需求給gNB提供描述NTN有效載荷的軌道軌跡信息或坐標(biāo)的星歷信息。星歷表有兩種格式，一種是包含NTN有效載荷位置和速度狀態(tài)向量的格式；另一種則是六根數(shù)格式。

此外，O&M還會(huì)給gNB提供與星歷表數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的顯式歷元時(shí)間以及NTN網(wǎng)關(guān)的位置。

3GPP TR 38.821中給出的方案有兩種：

一種是可以在uSIM/UE中預(yù)存為UE提供服務(wù)的所有衛(wèi)星軌道參數(shù)，每個(gè)衛(wèi)星的星歷表數(shù)據(jù)可以鏈接到衛(wèi)星ID或索引。在系統(tǒng)信息中廣播服務(wù)衛(wèi)星的衛(wèi)星ID或索引，使得UE能夠找到存儲(chǔ)在uSIM中的相應(yīng)詳細(xì)星歷表數(shù)據(jù)，以導(dǎo)出服務(wù)衛(wèi)星的位置坐標(biāo)。還可以經(jīng)由系統(tǒng)信息或?qū)Ｓ肦RC信令將相鄰衛(wèi)星的衛(wèi)星ID或索引提供給UE，以輔助移動(dòng)性處理。

另一種是在系統(tǒng)信息中廣播服務(wù)衛(wèi)星的衛(wèi)星軌道參數(shù)，UE將導(dǎo)出服務(wù)衛(wèi)星的位置坐標(biāo)。相鄰衛(wèi)星的星歷表數(shù)據(jù)也可以通過系統(tǒng)信息或?qū)Ｓ肦RC信令提供給UE。在uSIM/UE中提供基線軌道平面參數(shù)的情況下，只需要向UE廣播參考時(shí)間點(diǎn)的平均異常和歷元，這樣可以顯著減少信令開銷。

NR的HARQ往返時(shí)間是幾毫秒的數(shù)量級(jí)，而NTN中的傳播延遲要長(zhǎng)得多，根據(jù)衛(wèi)星軌道的不同，從幾毫秒到幾百毫秒不等。因此在NTN中，HARQ RTT會(huì)比地面網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)得多。在38.821中針對(duì)RTT長(zhǎng)度的不同給出了兩種解決方案：

一種解決方案是增加HARQ進(jìn)程的數(shù)量以匹配較長(zhǎng)的衛(wèi)星往返延遲，從而避免HARQ過程中的停止和等待，此方案主要用于LEO衛(wèi)星；

另一種解決方案是禁用UL HARQ反饋以避免HARQ過程中的停止和等待，并且依賴RLC ARQ來獲得可靠性，此方案更多地用于RTT更大的GEO衛(wèi)星。

對(duì)于服務(wù)小區(qū)，網(wǎng)絡(luò)廣播有效的星歷表信息和公共TA參數(shù)（例如可通過SIB 19發(fā)送給終端）。在連接到NTN小區(qū)之前，UE應(yīng)具有有效的GNSS位置以及星歷表和公共TA。為了實(shí)現(xiàn)同步，在連接到NTN小區(qū)之前和期間，UE應(yīng)根據(jù)GNSS位置、星歷表和公共TA參數(shù)計(jì)算UE和RP（上行鏈路時(shí)間同步參考點(diǎn)）之間的RTT，并自主地為UE和RP間的RTT預(yù)補(bǔ)償T_TA。

UE可以被配置為在隨機(jī)接入過程期間或在連接模式中報(bào)告定時(shí)提前。在連接模式下，UE應(yīng)能夠連續(xù)更新定時(shí)提前和頻率預(yù)補(bǔ)償，并支持定時(shí)提前的事件觸發(fā)報(bào)告。

UE應(yīng)計(jì)算服務(wù)鏈路的頻率多普勒頻移，并通過考慮UE位置和星歷表，在上行鏈路傳輸中自主地對(duì)其進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。如果UE不具有有效的GNSS位置和/或有效的星歷表和公共TA，則在重新獲得兩者之前，UE不應(yīng)進(jìn)行發(fā)射。

在服務(wù)鏈路上經(jīng)歷的瞬時(shí)多普勒頻移的預(yù)補(bǔ)償將由UE執(zhí)行，但在饋線鏈路上經(jīng)歷多普勒頻移和轉(zhuǎn)發(fā)器頻率誤差的管理留給網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。

UE需要具備GNSS能力，針對(duì)UL傳輸，能夠以足夠的精度估計(jì)和預(yù)補(bǔ)償定時(shí)和頻率偏移；

支持FR1中PC3的手持或IOT設(shè)備（發(fā)射功率23dBm）；

支持FR2中規(guī)定的具有外部天線的甚小孔徑終端站設(shè)備（固定或安裝在移動(dòng)平臺(tái)上）；

支持將智能手機(jī)連接到軌道高達(dá)1200公里、最小仰角為5-30?的衛(wèi)星。

3GPP TR 38.811協(xié)議中規(guī)定了衛(wèi)星和空中接入網(wǎng)中UE的典型最小射頻特性如下：