最后,我们来一起看看对物理层的主要影响(以及解决方案建议):
a)物理层控制过程
• 时序关系
NTN 相比地面网络会存在较大的双向传输时延 RTT,导致上下行的帧时序存在较大偏移,需要增强物理层时序关系,可以通过引入偏移量 Koffset 并应用它来修改相关的时序关系。Koffset 的具体值在不同的时序关系中也将会有所不同。另外,还需要进一步讨论 Koffset 值是通过广播还是高层参数配置的方式来获取。
注:具体影响的时序关系,请参考 TR 38.821 V16.0.0 的 6.2.1.2 小节
• 上行功控
R16 讨论了比如波束专用和通用的功控参数配置、基于预测的功控调整、基于组的功控参数配置等功控优化方案,但尚未形成收敛的结论。因此,依旧还是会沿用 R15 的功控方式。
• 自适应调制编码 AMC 和延迟的 CSI 反馈
大家知道,AMC 通过调整无线传输的调制方式与编码速率,来确保链路的传输质量。为解决信道状态信息 CSI 上报过时问题,R16 讨论了多种优化方案,但尚未形成收敛的结论。根据 SI 的结论,R15 定义的 CSI 反馈机制至少可以用于 LOS 场景的 NTN 链路自适应。
b)上行定时提前与 RACH 增强
• TA 增强
定时提前用来指示 UE,根据指令提前相应时间发上行数据。NR 的 TA 机制不能满足 NTN 几百甚至几千 km 的传输距离要求。R16 考虑的增强方案,是使用公共 TA 和 UE 专用 TA 的组合:第一种是根据用户位置和星历信息 (即商业卫星的关键轨道参数)自主获取 TA 值。第二种是基于网络侧指示 TA 调整。上述两种方式仍有一些增强工作需要放到 R17 进一步探讨。
• RACH 增强
如果 UE 可以精确获取用户位置信息并进行时频偏预补偿,则可以复用 R15 的 PRACH 格式和前导序列(可以进一步讨论额外增强的必要性),否则就需要考虑增强的 PRACH 格式和前导序列设计。
此外 NTN 也可考虑采用 R16 中的两步接入,以此简化初始接入流程。
c)更多的时延容忍重传机制
大家知道,混合自动重传请求 HARQ 机制可保证信息完整性,提高传输可靠性。
但是 NTN 中 RTT 较大,所需最小 HARQ 进程数会远大于 NR 支持的 16 个。
目前主要讨论的是以下两个方案:
第一种是 HARQ 关闭机制。
第二种是 HARQ 传输机制的增强。比如增加 HARQ 进程数,来匹配更长的卫星双向传输时延。或者禁用 UL HARQ 反馈,以避免 HARQ 过程中的停止和等待,并依赖 RLC ARQ 来提高可靠性。这两种增强机制目前还没有定论。R17 应该会进一步讨论 HARQ 进程的数量,并考虑 HARQ 反馈、缓冲区大小、RLC 反馈和 RLC ARQ 缓冲区大小等。
d)其他更多的议题,限于篇幅这里就暂时不列举了…
结语根据各大组织的研究进展,我们基本可以认为——卫星通信,将作为一个有益补充,集成到整个 5G 生态系统中。
卫星通信和 5G 的融合,将会是一个双赢的结果。
一方面,由于 5G 的规模化效应,为卫星通信打开了全新的市场机会。另一方面,“即插即用”的卫星通信网络,将是对地面 5G 网络的有效补充,使得 5G 的生态系统可以更具弹性和效率。
从标准化的角度来看,3GPP 针对卫星和 5G 网络的融合,还在规范制定的过程当中。不过目前看来,最重要的考量,还是如何最大程度地复用地面的 5G 关键技术和标准。
相信到了 2021 年,也就是 R17 发布的时候,我们会看到初步的结果。那个时候,将是未来 6G 星地一体化深度融合的起点。
参考文档:
[1]SaT5G Whitepaper.
[2]3GPP. 3GPP TR 38.811: Study on New Radio (NR) to support non terrestrial networks V15.0.0 (Release 15) [R]. 2018.06.
[3]3GPP. 3GPP TR 38.821: Solutions for NR to support non-terrestrial networks (NTN) V1.0.0 (Release 16 ) [R]. 2019.12.
[4]Thales. 3GPP RP-193234: New WID: Solutions for NR to support non-terrestrial networks (NTN) [R]. 2019.12.