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日前，由清華大學(xué)-中國移動聯(lián)合研究院共同舉辦的星地同頻技術(shù)研討會成功召開。中國移動研究院無線所項目經(jīng)理馬克在演講中表示，手機(jī)直連衛(wèi)星極大拓展了現(xiàn)有地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)范圍，可應(yīng)用于公眾應(yīng)急通信、地面網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)盲覆蓋、“一帶一路”等場景。
隨著3GPP NTN協(xié)議凍結(jié)，手機(jī)直連衛(wèi)星進(jìn)入全新階段并獲得全球高度關(guān)注，主流廠商紛紛入場布局。具體而言，手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)可分為雙模、3GPP NTN、存量手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)三大類。
馬克指出，三大手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)各有優(yōu)勢，雙模手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)可快速落地，但產(chǎn)業(yè)鏈相對獨立，技術(shù)演進(jìn)緩慢；3GPP NTN技術(shù)商用進(jìn)程較晚，但基于統(tǒng)一的3GPP協(xié)議，星地產(chǎn)業(yè)鏈復(fù)用程度高。這兩種技術(shù)都支持高、中、低軌衛(wèi)星。存量手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)4G/5G終端，無需軟硬件改動，但僅支持低軌衛(wèi)星，基站側(cè)需定制增強(qiáng)。
手機(jī)直連衛(wèi)星根據(jù)衛(wèi)星軌道高度從高到低可依次支持短信、語音、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，根據(jù)上星情況可分為透明轉(zhuǎn)發(fā)、基站上星、基站核心網(wǎng)上星三種模式。國內(nèi)及周邊海域偏遠(yuǎn)、特殊場景補(bǔ)充覆蓋可以選擇透明轉(zhuǎn)發(fā)模式，基站上星結(jié)合星間鏈路可在無需建設(shè)海外信關(guān)站情況下實現(xiàn)全球無縫覆蓋，對時延及安全性要求較高的業(yè)務(wù)可以選擇基站、核心網(wǎng)上星模式。
3GPP R17 NTN在原5G空口基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)議增強(qiáng)
馬克介紹，衛(wèi)星通信具有移動速度快、傳播時延長、覆蓋范圍廣的特點，傳統(tǒng)地面移動通信技術(shù)難以適應(yīng)衛(wèi)星通信場景。在搜網(wǎng)階段，會存在多普勒頻偏超出UE頻域補(bǔ)償能力、小區(qū)選擇測量不準(zhǔn)確的問題；在隨機(jī)接入過程中，會出現(xiàn)接入碼窗口交疊、接入定時器超時、超出時域補(bǔ)償能力的問題；在數(shù)據(jù)傳輸過程中，會出現(xiàn)調(diào)度計時器超時、PDCCH monitoring不適配的問題；在移動性管理方面，會存在測量結(jié)果不準(zhǔn)確、小區(qū)切換失敗的問題。
為應(yīng)對地空場景大時延、超高速影響，3GPP R17 NTN在原5G空口基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)議增強(qiáng)及設(shè)備改造。在軟件層面，空口進(jìn)行多普勒補(bǔ)償、時延補(bǔ)償、時序優(yōu)化、移動性優(yōu)化等；在硬件層面上，終端支持衛(wèi)星頻率及射頻要求，成本增加可控，量產(chǎn)后有望降低；在透明轉(zhuǎn)發(fā)模式下，基站射頻需定制，成本略有增加；在網(wǎng)絡(luò)上星模式下，基站與衛(wèi)星平臺深度融合、需深度定制，優(yōu)化環(huán)境適應(yīng)性、重量、功耗等，成本較高。
在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，3GPP R17面向GEO/MEO/LEO等場景、短信/語音/窄帶/寬帶等多種業(yè)務(wù)、支持L/S等頻段開展手機(jī)直連、具備透傳轉(zhuǎn)發(fā)模式下端到端通信能力；R18面向更多頻段、更多業(yè)務(wù)類型開展移動性、覆蓋增強(qiáng)等技術(shù)研究，但暫不支持基站上星。
存量手機(jī)直連衛(wèi)星依賴基站側(cè)補(bǔ)償及調(diào)控
存量手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)中，存量終端是指標(biāo)準(zhǔn)4G/5G終端，無需軟硬件升級，為適應(yīng)衛(wèi)星通信場景，存量手機(jī)直連衛(wèi)星模式完全依賴基站側(cè)補(bǔ)償及調(diào)控。
存量手機(jī)直連衛(wèi)星解決方案的網(wǎng)絡(luò)側(cè)改造具體包括：對于頻域同步問題，根據(jù)存量終端補(bǔ)償能力限制小區(qū)半徑，進(jìn)行小區(qū)中心點頻偏預(yù)補(bǔ)償；對于隨機(jī)接入問題，根據(jù)定時器窗口限制星地距離，調(diào)整或根據(jù)Preamble接收窗口限制小區(qū)半徑；對于時域同步問題，基站側(cè)非對齊，網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行時域補(bǔ)償及時序調(diào)整；對于HARQ反饋問題，增加偽HARQ過程，依靠NDI判斷是否重傳，HARQ打包反饋；對于移動性管理問題，基于時間、仰角等進(jìn)行決策并指示UE進(jìn)行切換。
馬克介紹，中國移動積極投入手機(jī)直連技術(shù)研究，在技術(shù)層面，開展NTN技術(shù)、存量終端等關(guān)鍵技術(shù)研究，依托中國移動協(xié)同創(chuàng)新基地聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界推動天地融合技術(shù)及產(chǎn)業(yè)成熟；在標(biāo)準(zhǔn)層面，參與3GPP和CCSA等國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)制定，3GPP專利和文稿數(shù)均居運(yùn)營商首位；在生態(tài)構(gòu)建層面，產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同，共同開展IoT NTN試點、智慧天網(wǎng)等工作。
與此同時，中國移動積極開展NTN技術(shù)外場驗證，本次外場驗證使用一顆地球同步軌道透明轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星，突破超遠(yuǎn)3.6萬公里和普通智能手機(jī)直連衛(wèi)星兩大挑戰(zhàn)，形成超大時延動態(tài)補(bǔ)償、星地間射頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化兩大創(chuàng)新方案，測試地點涵蓋北京平原環(huán)境、上海沿海環(huán)境、云南山區(qū)環(huán)境等多種場景，實現(xiàn)了5G NTN端到端全鏈路技術(shù)貫通，完成短消息、語音對講、位置信息周期上報等業(yè)務(wù)演示，性能基本符合預(yù)期，實現(xiàn)了從“0”到“1”的突破，全面驗證手機(jī)直連衛(wèi)星技術(shù)落地能力，后續(xù)面向商用將繼續(xù)開展多用戶容量、組網(wǎng)、性能優(yōu)化等方案的進(jìn)一步驗證。
馬克表示，中國移動愿攜手地面通信及衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)伙伴在標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)攻關(guān)、系統(tǒng)試驗、應(yīng)用驗證等方面開展合作，積極推進(jìn)星地統(tǒng)一、終端直連衛(wèi)星，加速打造天地融合網(wǎng)絡(luò)。
