5G NR-NTN协议学习系列:NR-NTN介绍(5)
前面4次讨论,大致描述了NTN卫星通信的基础内容。从这里开始讨论NR NTN的具体规范流程,主要包括系统信息,RACH流程,UL Timing Advance调整,调度时延处理等各个方面。
系统信息:
NR-NTN相比NR新引入SIB19作为承载NTN相关接入信息的SIBx,承载了所有UE在接入NTN小区前所需要的卫星网络信息。SIB1同样也引入了新的IE,指示UE当前小区是否允许UE发起NTN连接。
ntn-Config-r17:包含UE接入NTN网络所需要的一些参数,比如卫星星历信息ephemeris data,common TA参数,k_offset,UL Sync有效时长以及epoch time用于指示星历信息的有效起始时间。
ephemerisInfo-r17是星历信息在之前的讨论中有详细介绍,这里结合信令简单回顾一下。星历信息可分为两类,一类是基于ECEF坐标系的位置与速度状态矢量表征,另一类是基于ECI坐标系的Orbital信息表征。
epoch time是指示星历信息从何时开始生效的时间,对gNB来说需要从O&M拿到星历信息,其中包含明确的GNSS时间。gNB需要将该时间与自身epochtime相关联。通过该时间为基准gNB可以计算未来任何时刻卫星所处的轨道位置,并相应更新系统信息。对UE来说它需要利用系统信息里广播的epochtime和对应的星历信息,结合自身获取的当前GNSS时间,计算此时服务卫星所处的精确位置,以此来计算对应的propagation delay和doppler shift,对后续的UL Tx进行预补偿。(修改该IE value不会触发系统信息改变)
对于epochtime的具体解释
不管是IDLE,INACTIVE或CONNECTED状态UE,在接收SIB19时如果该SFN与本地SFN不匹配,则会认为是next upcoming下一个即将到来的SFN(当前收到SIB19的SFN之后)。
ntn-UlSyncValidityDuration-r17用于指示UE可以在从epochtime指示的参考时间点开始的多长时间范围内假定所获得辅助信息(比如serving和neighbour cell的星历信息和common TA参数)是有效的,UE不需要获取新的辅助信息。(修改该IE value不会触发系统信息改变)
cellSpecificKoffset-r17指示一个cell级别的scheduling offset,以在小区级别补偿由于NTN中巨大的传播时延引入的调度问题(R17 NTN不支持beam级别的K_offset广播)。该值覆盖gNB到小区内UE的maximum RTT,且由于LEO卫星持续移动和beam steering,需要不断调整(这里由于3GPP NTN在R17中只支持bent-pipe形式的transparent转发模式,所以gNB到UE的RTT等于地面gNB到卫星+卫星到UE的RTT,通常GEO场景下最大RTT是542ms,因此IE取值为0~1023ms)(修改该IE value会触发系统信息改变)Koffset光有cell级别的值是不够的,由于卫星beam的覆盖范围通常很大,导致同样的beam内极限位置UE之间的传播时延有很大差距,所以不仅在initial access阶段需要提供小区级别Koffset,后续还需要通过专用信令调整每个UE的Koffset。
kmac-r17指示当DL和UL frame timing在gNB是不对齐时,调度时序需要额外考虑的offset值。与cellSpecificKoffset一样,以15kHz的slot为单位。如果IE缺失,UE认为DL和UL frame timing在gNB是对齐的。覆盖的是UL timing alignment reference point到gNB之间的RTT,类似于TN中的N_ta,offset。
TA-Info-r17指示UE需要补偿的UL小区common TA信息,即代表从卫星到UL timing reference point的RTT。gNB可以基于feeder link上common TA的变化,推导出它的变化函数,将该函数进行级数分解后低阶导数的因子广播给UEs,UEs可以基于因子来计算出common TA。
ntn-PolarizationDL-r17/ntn-PolarizationUL-r17指示NTN小区上下行的天线极化方式。之前的讨论中提过由于电离层的法拉第偏转效应,卫星通信一般采用圆极化天线,故指示UEservice link上所用的极化信息。
ta-Report-r17指示是否允许UE在RACH流程中上报TA值,以供网络参考配置UE-Specific K_offset值。即使用Msg3/MsgA资源上报MAC CE中的TA值。(进入RRC_CONNECTED状态后,UE可以基于gNB的配置,使用事件触发的方式上报TA值)
下一次继续讨论SIB19里其他与NTN相关的参数配置。