衛星通信可與 5G 技術相輔相成，提升 5G 的價值，并解決因基礎設施限制而造成的覆蓋難題和復雜用例。3GPP 5G 標準包括的 NTN 衛星段是 5G 生態系統的一部分。

在3GPP 在Release-15中完成了 5G NR 技術的標準化，并在Release-15,16 等版本中進一步發展。支持非地面網絡（NTN）的 5G NR 系統一直是 3GPP 工作項目和研究的重要探索領域。如下圖所示，NTN 已成為任何可能涉及非地面飛行物體的網絡的總稱，其中包括衛星通信網絡、高空平臺系統 (HAPS) 和空對地網絡。

5G 衛星網絡體系結構

3GPP TR 38.8211 提供了 5G 衛星非地面網絡架構，通常包括以下6個要素。

1. 衛星

衛星重新創建從饋線鏈路到業務鏈路的 NR-Uu 無線接口，反之亦然。衛星是一個在軌道上旋轉的收發器，可使用透明或再生（帶機載處理）有效載荷。衛星通常在以其視場為邊界的服務區/區域內形成多個波束。波束的足跡通常呈橢圓形。衛星的視場取決于星載天線圖和最小仰角。衛星可以是地球同步軌道衛星，也可以是服務于某一區域的非地球同步軌道衛星。

GEO地球同步軌道衛星由一個或多個衛星網關提供信號，這些網關部署在衛星的目標覆蓋范圍內，如區域或大陸。我們可以認為一個小區中的 UE 只由一個衛星網關提供服務。

Non-GEO非地球同步軌道衛星每次由一個或多個衛星網關連續提供服務。系統確保連續服務的衛星網關之間服務和饋線鏈路的連續性，并有足夠的時間進行移動錨定和切換。

2. 衛星網關：一個或多個衛星網關可將非地面網絡連接到公共數據網絡。

3. 饋送鏈路：饋送鏈路是衛星網關與衛星之間的無線電鏈路。該鏈路可使用 NR-u

4. 衛星間鏈路（ISL）：在衛星群的情況下，ISL 是可選的。這就需要在衛星上安裝再生有效載荷。ISL 可在射頻頻段或光頻段運行

5. 業務鏈路：業務鏈路也是一種無線電鏈路。它位于用戶設備（UE）和衛星之間。

6. UE 或衛星電話：用戶設備（UE）可以是衛星電話，也可以是在指定服務區域內提供必要支持的普通電話。

衛星有效載荷和 3GPP 建議

衛星有效載荷是指衛星的功能/用途。通信衛星有效載荷是指收發器和天線。根據 3GPP TR 38.821，衛星有效載荷在上行鏈路和下行鏈路方向上實現頻率轉換和射頻放大器，它相當于一個模擬射頻中繼器。

"從地球表面發射的電磁波由衛星接收天線轉換成電信號，再由低噪聲放大器（LNA）進行信道濾波和放大。然后對信號進行頻率轉換。最后，高功率放大器（HPA）將信號傳輸到發射天線，產生經過重新處理的電磁波，射向接收站所在的地球表面。"

3GPP Release-16包括對以下兩種架構的研究。

透明有效載荷

再生有效載荷

透明有效載荷

透明通信有效載荷的射頻濾波、頻率轉換和放大僅在衛星上進行。因此，有效載荷重復的波形信號保持不變。

再生有效載荷

利用再生通信有效載荷，可在衛星上進行射頻濾波、頻率轉換和放大以及解調/解碼、切換和/或路由、編碼/調制。這實際上相當于在衛星上具備全部或部分 gNB 功能。

通過與不同工作組的研究和討論，3GPP決定在Release-17中將透明有效載荷方案標準化，而不將再生有效載荷方案標準化。

在衛星上完成 gNB；

gNB-CU 在地面，gNB-DU 在衛星上，這在處理 CU 和 DU 之間的F1接口方面面臨挑戰；

完整的地面 gNB。

衛星上的 LLS（Low layer split）、RU（無線電單元Radio Unit），在處理 3GPP 未標準化的通用公共無線電接口 (CPRI) 接口方面面臨挑戰。

本文轉載自通信百科

審核編輯：湯梓紅