【NR NTN 3GPP协议】非地面网络(NR NTN)3GPP协议简介
在3GPP标准体系中,非地面网络(NTN)的内容主要分布在以下技术规范(TS)和技术报告(TR)中,主要涉及5G NR(New Radio)与卫星通信的集成及增强:
1. 研究阶段与核心规范
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TR 38.821 (Rel-17):
《Solutions for NR to support Non-Terrestrial Networks》
这是NTN的基础性报告,定义了NTN的应用场景、网络架构、信道模型(如传播延迟和多普勒效应)、同步机制以及部署频段(如L/S/Ku/Ka频段)。- 第6章:详细分析NTN的部署场景(GEO/LEO卫星、高空平台)。
- 第7章:物理层增强方案,如时序调整和HARQ优化。
- 第8章:高层协议(RRC、MAC)的适应性修改。
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TR 38.811 (Rel-15):
《Study on New Radio (NR) to support non-terrestrial networks》
早期研究卫星通信与NR的兼容性,涵盖传播模型和链路预算分析,为后续标准奠定基础。
2. 系统架构与协议层
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TS 38.300:
《NR and NG-RAN Overall Description》
系统架构中新增NTN相关功能模块,如卫星网关(Gateway)和星上处理单元,支持透明载荷和再生载荷两种模式。 -
TS 38.331 (RRC协议):
在无线资源控制(RRC)消息中引入NTN专用参数,例如:NTN-Config
IE:配置传播延迟补偿、卫星轨道信息(星历数据)。TA-Offset
:针对传播延迟的时序提前量调整。
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TS 38.104 (基站射频):
定义NTN基站的发射功率、频段兼容性及多普勒预补偿要求,例如支持高达±200 kHz的频率偏移。
3. 物理层增强
- TS 38.211/212/213 (物理层协议):
- 时频资源调整:支持更长的定时提前(TA)和扩展的循环前缀(CP)。
- 多普勒预补偿:UE根据卫星运动动态调整上行频率。
- HARQ优化:针对长延迟场景设计异步HARQ和减少重传次数。
4. 应用场景与用例
- TR 22.822:
《Study on using Satellite Access in 5G》
定义NTN的典型用例,包括:- 广域覆盖:农村、海洋、航空等场景。
- 灾难恢复:地面网络中断时的应急通信。
- 物联网(IoT):大规模低速率设备连接。
5. 跨工作组协作
- RAN WG1 (物理层): 负责多普勒补偿、时序同步等物理层增强。
- RAN WG2 (协议层): 设计RRC/MAC层的NTN适配机制。
- SA WG1 (业务需求): 定义服务质量和部署场景。
- SA WG6 (卫星集成): 协调卫星行业与地面网络的互操作性。
6. 演进方向(Rel-18及以后)
- 动态波束管理:支持LEO卫星快速切换波束。
- 星间链路:构建卫星星座的自组织网络(SON)。
- 与6G融合:探索太赫兹频段和量子通信在NTN的应用。
如需获取最新进展,建议查阅3GPP官方网站(https://www.3gpp.org/)的Release 18及后续文档。