NTN就是Non-Terrestrial Networks，非地面網絡。

基于 5G 標準的衛星對地通信是構建 NTN 的關鍵一步?；?5G 星地通信的 NTN 為沒有地面網絡覆蓋的偏遠地區或服務欠缺地區帶來安全、可靠和高帶寬的連接；5G NTN 的廣泛部署可以為農村人口提供重要的健康、安全和經濟利益，同時改善農業、能源、健康和交通等工業部門的經濟狀況；可以為 M2M/IoT設備或移動平臺上的乘客提供服務連續性或確保任何地點的服務可用性。

在目前的研究階段，NTN考慮使用的衛星主要是LEO和GEO。

LEO為低軌衛星，通常距離地面300-2000公里，移動速度約7.9km/s。低軌衛星通信的主要挑戰是衛星高速移動引入的多普勒（幾十kHz），以及對地高度引入的較長時延（幾毫秒），以及衛星高速移動引起的星間切換或波束切換；

GEO為地球靜止軌道衛星，屬于GSO（地球同步軌道衛星的一種）， GEO衛星高度約36000公里，對地面基本保持靜止，有較小的移動速度，主要挑戰是遠超地面通信網絡的delay（幾百毫秒）；

各類衛星主要信道參數變化情況如下：

在研究階段主要參考如下研究報告：

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

本報告主要是定義了NTN的部署場景、參數，如架構、高度、軌道等，并確定對NR的關鍵潛在影響；研究了NTN的信道模型。

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

本報告針對先前研究中確定的關鍵影響評估解決方案,研究對RAN協議/架構的影響

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

本報告的第一目標是：確定適用于物聯網的NTN場景，包括支持基于透明有效載荷的LEO和GEO

第二個目標是：對于上述確定的場景，研究并建議必要的更改，以支持衛星上的NB-IoT和eMTC，盡可能重復使用3GPP TR 38.821中針對NR NTN進行的研究的結論。

本報告中將UE中的GNSS能力作為NB-IoT和eMTC設備的工作前提。有了這個前提，UE可以以足夠的精度來估計和預補償UL傳輸的定時和頻率偏移。

此外，在3GPP Release 17后，物理層以及RAN相關的協議中都增加了NTN相關的內容。

在3GPP Release 17中，提出了網絡架構主要是下面這六種，主要差異是衛星在整個網絡中所處的節點位置及功能。Release 17中推薦的是前兩種網絡架構。

第一種網絡架構是透傳模式（transparent payload），衛星只進行透明轉發；

第二種網絡架構是再生模式（regenerative），衛星需要具備gNB的全部或部分功能，就是我們常說的“基站上星”。

衛星通信使用到的頻段涵蓋L、S、Ku、Ka、Q/V等頻段，3GPP 協議將 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，手持設備主要考慮S頻段；而甚小孔徑終端站等設備主要考慮Ka頻段，也可能使用Ku、Q/V等毫米波頻段傳輸。

3GPP TR 38.811協議對于NTN信道模型建模要求如下：

O&M (Operations & Maintenance) 會定期或按需求給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向量的格式；另一種則是六根數格式。

此外，O&M還會給gNB提供與星歷表數據相關聯的顯式歷元時間以及NTN網關的位置。

3GPP TR 38.821中給出的方案有兩種：

一種是可以在uSIM/UE中預存為UE提供服務的所有衛星軌道參數，每個衛星的星歷表數據可以鏈接到衛星ID或索引。在系統信息中廣播服務衛星的衛星ID或索引，使得UE能夠找到存儲在uSIM中的相應詳細星歷表數據，以導出服務衛星的位置坐標。還可以經由系統信息或專用RRC信令將相鄰衛星的衛星ID或索引提供給UE，以輔助移動性處理。

另一種是在系統信息中廣播服務衛星的衛星軌道參數，UE將導出服務衛星的位置坐標。相鄰衛星的星歷表數據也可以通過系統信息或專用RRC信令提供給UE。在uSIM/UE中提供基線軌道平面參數的情況下，只需要向UE廣播參考時間點的平均異常和歷元，這樣可以顯著減少信令開銷。

NR的HARQ往返時間是幾毫秒的數量級，而NTN中的傳播延遲要長得多，根據衛星軌道的不同，從幾毫秒到幾百毫秒不等。因此在NTN中，HARQ RTT會比地面網絡長得多。在38.821中針對RTT長度的不同給出了兩種解決方案：

一種解決方案是增加HARQ進程的數量以匹配較長的衛星往返延遲，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衛星。

對于服務小區，網絡廣播有效的星歷表信息和公共TA參數（例如可通過SIB 19發送給終端）。在連接到NTN小區之前，UE應具有有效的GNSS位置以及星歷表和公共TA。為了實現同步，在連接到NTN小區之前和期間，UE應根據GNSS位置、星歷表和公共TA參數計算UE和RP（上行鏈路時間同步參考點）之間的RTT，并自主地為UE和RP間的RTT預補償T_TA。

UE可以被配置為在隨機接入過程期間或在連接模式中報告定時提前。在連接模式下，UE應能夠連續更新定時提前和頻率預補償，并支持定時提前的事件觸發報告。

UE應計算服務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其進行預補償。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不應進行發射。

在服務鏈路上經歷的瞬時多普勒頻移的預補償將由UE執行，但在饋線鏈路上經歷多普勒頻移和轉發器頻率誤差的管理留給網絡實現。

UE需要具備GNSS能力，針對UL傳輸，能夠以足夠的精度估計和預補償定時和頻率偏移；

支持FR1中PC3的手持或IOT設備（發射功率23dBm）；

支持FR2中規定的具有外部天線的甚小孔徑終端站設備（固定或安裝在移動平臺上）；

支持將智能手機連接到軌道高達1200公里、最小仰角為5-30?的衛星。

3GPP TR 38.811協議中規定了衛星和空中接入網中UE的典型最小射頻特性如下：