华为窦圣跃：低轨卫星系统TDD研究与应用面临三大挑战

C114讯 12月5日消息（安迪）在近日由清华大学-中国移动联合研究院共同举办的“星地同频技术研讨会”上，华为无线NTN研究首席专家窦圣跃表示，低轨卫星系统TDD研究与应用仍然面临三大挑战。

据窦圣跃介绍，低轨卫星LEO通信系统属于非地面网络（NTN），由卫星系统、高空平台、无人机系统构建的非地面的一张网络，低轨卫星通信系统是NTN中发展最快、研究最热的。低轨卫星系统轨道高度300-2000KM，系统组成包括空间段、应用段、地面段组成，应用场景包括宽带通信、互联网接入、IoT、遥测遥感等。相比其它卫星系统，低轨卫星系统的优势有传输时延小、空间损耗少，卫星数量多、全球可覆盖，网络容量大、频率复用效率高。

常见的低轨卫星系统包括星链（Starlink）、AST SpaceMobile、3GPP NR NTN等，低轨卫星系统/标准一般采用FDD体制。窦圣跃介绍称，3GPP基于低轨卫星FDD体制的标准化工作早在2017年就开始了，2017年R15标准的TR38.11(RAN/RAN1)里定义了NTN的信道模型，识别关键问题，在TR22.822(SA2)里定义12种卫星通信潜在用例；在2018年R16中TR38.821(RAN1-3)中研究NTN的网络架构和解决方案，在TR23.737(SA2)中分析2种卫星通信用例；2019年R17中在NR-NTN(RAN1-4)形成第一版融合技术规范，在SA2中形成关键问题的技术规范；在R18中进行进一步的增强，形成第二版融合技术规范，研究非连续覆盖、UPF上星研究立项已启动。

NR-NTN标准演进方面，R17 NTN标准关键技术做了同步增强、时序增强、HARQ增强、移动性增强；R18 NTN标准增强技术包括覆盖增强、UE位置验证、减少切换开销、RAN4频段定义；未来R19 NTN标准潜在增强方向可能有再生星、无GNSS UE接入。

“NTN未来演进来看，未来一定是天地一体网络融合，包括标准融合、产业融合、用户融合，天地一体有助于地面蜂窝与卫星通信系统共同发展。”窦圣跃认为，天地一体融合路径下低轨卫星制式需再思考，未来天地一体网络，若地面蜂窝新频谱标识为TDD，在此假设下如何天地一体融合需要好好思考。FDD体制优势有同步系统设计简单、传输效率高，业界主流、研究充分；TDD体制优势包括频谱易协调、终端成本低、复用地面产业链，但TDD业界较少、研究不足、效率低。如果低轨卫星系统采用TDD体制，研究与应用仍然面临巨大挑战：

挑战1：卫星覆盖范围广/时延大，沿用NR TDD帧结构，需大保护间隔。

挑战2：卫星间传输时延导致TDD帧不同步，卫星间产生上下行同频干扰。

挑战3：天地一体化，TDD体制融合，需克服星地系统接入与同频干扰问题。

“天地一体网络融合决定了天、地通信产业链必须要深度融合，低频卫星采用TDD模式需要进一步的技术研究。”窦圣跃表示，下一步未来天地一体网络融合推进，需要在频谱分配、规划及共存方面进行顶层设计，研究统一标准、频谱、制式、终端的天地一体深度融合方案，逐渐催熟技术、生态和端到端产业。