拓展学习记录

面向低轨卫星的NTN随机接入技术

NTN(Non-Terrestrial Networks,非地面网络)随机接入技术是卫星通信、高空平台(如无人机、平流层气球)等非地面网络场景中终端设备接入网络的核心技术。由于NTN与传统地面网络(如5G NR)在传播延迟、覆盖范围、移动性等方面存在显著差异,其随机接入技术需要针对性地优化。

学习文章参考链接如下:

https://mp.weixin.qq.com/s/OQmpRqGScNiNhAVEKpJiiA

针对低轨卫星场景总结NTN随机接入面临的问题,重点分析星地下行信号初始同步、响应时间调整、接入波束调度等随机接入过程中需要解决的关键技术,借助强化学习算法优化ACB拥塞控制机制,提高随机接入成功率。

NTN与地面5G的差异

  • 通信场景差异:地面移动通信中以以非视距(Non Line of Sight,NLOS)传输为主;而NTN的通信场景主要有3类:一是用户终端通过高轨卫星实现与地面基站通信;二是用户终端与低轨卫星上的基站通信;三是用户终端与高空平台上的基站通信。这3类通信场景均以视距(Line of Sight,LOS)传输为主;
  • 接入架构:透明处理架构CU/DU分离再生架构CU/DU不分离再生架构
  • 终端类型:地面移动通信的终端类型主要以手机为主,NTN除了支持手机外,还支持甚小孔径终端
  • 传输特性:NTN与地面移动通信的空间衰减、传输时延、多普勒频移等传输特性有很大的不同。地面移动通信中基站与手机用户间距离有3种典型值:0.5 km(城市部署)、1.50 km(郊区部署)和5 km(农村部署)。基于低轨卫星的NTN通信场景,其通信距离在1 000~2 700 km(假设轨道高度1 000 km),通信距离相差数百倍,空间衰减多数十分贝。低轨卫星NTN的往返传输时延在6.7~18 ms,比地面移动通信高数百倍。低轨卫星由于高速运动产生的多普勒频移在几十kHz~数百kHz,而地面移动通信只有在高铁场景下有1 kHz的频移,其他低速场景几乎无频移。

低轨卫星NTN随机接入面临的问题

  • 基站广播同步信号块(Synchronization Signal Block,SSB):SSB信号同步问题
  • 多终端定时提前问题
  • 消息响应延迟问题
  • 用户终端频繁跨星切换问题

从无授权多址接入角度看 5G-NR 两步随机接入信道的增强方案

参考论文:

IEEE Xplore Full-Text PDF: