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摘要：首先分析了5G NTN的传播时延和差分时延，指出超长的且快速变化的传播时延不可避免地对 5G NR 的随机接入过程带来了极大的挑战。然后分析了 5GNTN时间同步补偿策略，通过引入上行同步参考点、广播2个定时漂移参数和2个调度偏移参数，UE可以有效补偿超长的传播时延和较大的定时漂移，并满足5G NR的时序关系。最后给出了基于竞争的5G NTN随机接入过程。
关键词：5G NTN；定时提前；随机接入过程；同步参考点；传播时延
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2023.10.008
概述
随着 5G 网络的大规模部署，5G 网络的应用场景不断扩大，并开始向空中和水下扩展。卫星通信成为重点的研究方向，在3GPP Rel-17协议中，引入了非地面网络（Non-Terrestrial Networks，NTN），作为地面 5G蜂窝移动通信网络的重要补充，NTN 与地面 5G 蜂窝移动通信网络互相融合，可以有效覆盖地面、空中、海洋，实现空天地一体化通信。
NTN 由地面网关（含 gNB）、卫星、UE 三大部分组成，地面网关和卫星之间的链路是馈电链路，UE 和卫星之间的链路是服务链路。根据卫星对无线信号的处理方式，NTN 包括透明转发和再生转发两大场景，对于透明转发，卫星只对信号进行放大和频率转换；对于再生转发，卫星具有 gNB 的全部或部分功能。卫星包括低轨道（Low Earth Orbit，LEO）卫星、中轨道（Middel Earth Orbit，MEO）卫星、地球静止轨道（Geostationary Earth Orbit，GEO）卫星。目前业界研究的重点是GEO卫星和LEO卫星。
地面5G基站的高度通常在100 m以内，覆盖距离在几百米到几千米，因此地面5G蜂窝移动通信网络的双向传播时延通常不超过 1 ms。而卫星的轨道高度至少在几百千米以上，覆盖距离可达数百千米到数千千米，导致 NTN 的传播时延和差分时延比地面 5G 蜂窝移动通信网络增加了很多，因此给 5G NR随机接入过程带来了极大的挑战，Rel-15/Rel-16设计的随机接入过程已不再适合 NTN，因此需要重新设计随机接入过程以满足NTN超长的且快速变化的传播时延。
