I. NTN Zugang:Random Access Channel (RACH) ist ein grundlegendes Verfahren fürInitialverbindung, Uplink-Synchronisierung und PlanungsberechtigungDies ist zwar ein ausgereifter und gut verstandener Prozess in traditionellen terrestrischen Funkzugangsnetzen (RANs),Die Einführung der neuen Technologien in nicht-terrestrischen Netzen (NTN) stellt eine Reihe einzigartiger und komplexerer technischer Herausforderungen dar..
In terrestrischen RANs verbreiten sich Radiofrequenzsignale typischerweise über kurze und vorhersehbare Entfernungen, und die Verbreitungsumgebung ist relativ stabil;in NTN-Netzwerken mit niedriger Erdumlaufbahn (LEO)Bei den Satelliten mit mittlerer Erdumlaufbahn (MEO) und geostationärer Umlaufbahn (GEO) werden die Funkfrequenzsignale durchextrem lange Ausbreitungsstrecken, schnelle Satellitenbewegung, dynamische Abdeckungsbereiche und zeitlich unterschiedliche KanalbedingungenAlle diese Faktoren haben erhebliche Auswirkungen auf das Timing, die Frequenz und die Kanalzuverlässigkeit, auf die traditionelle RACH-Prozesse angewiesen sind.
II. NTN Merkmale: Aufgrund der extrem langen Übertragungsstrecken, der schnellen Satellitenbewegung und der zeitlich unterschiedlichen Abdeckungs- und Kanalbedingungen weist NTN einzigartige kritische Nachteile auf (z. B. große Ausbreitungsverzögerung,lange Hin- und Rückreisezeit, Dopplerverschiebung, Strahlmobilität und großer Streitbereich), die das Verhalten und die Leistung des Random Access Channels (RACH) des Endgeräts stark herausfordern und beeinflussen.Satelliten unterliegen strengen Einschränkungen in Bezug auf die Verfügbarkeit von Frequenzen und das Strombudget, was effiziente und robuste Zufallszugangsmechanismen von besonderer Bedeutung macht.
III. Auswirkungen und Lösungen:Zur Überwindung der Schwierigkeiten, die NTN für den Zugang zu Endgeräten mit sich bringt, hat 3GPP einige Probleme in seinen Spezifikationen angegangen, aber folgende Aspekte bedürfen Aufmerksamkeit:
Auswirkungen:In NTN-Netzwerken ist aufgrund großer Zellflächen, Satellitenbewegung und unterschiedlicher Entfernungen zwischen der UE und dem Satelliten die Vorausschätzung des Zeitverlaufs wesentlich komplexer als in terrestrischen Systemen.Falsche TA-Schätzung kann dazu führen, dass Uplink-Übertragungen außerhalb des Empfangfensters des Satelliten fallen, die zu Kollisionen oder vollständiger Empfangsausfall führen.
Lösung:Es sind fortgeschrittene Techniken zur Schätzung der TA erforderlich, z. B. die Nutzung von Satelliten-Ephemeris-Daten, GNSS-Behilfe oder Vorhersagealgorithmen,Um die Zeitausrichtung der UE dynamisch anzupassen und die Uplink-Synchronisierung zu erhalten.
Auswirkungen:Die relative Bewegung zwischen dem Satelliten und der UE führt zu signifikanten Dopplerverschiebungen, insbesondere in Low Earth Orbit (LEO) -Systemen.Störung der Frequenz-Synchronisierung, und erhöhen die Wahrscheinlichkeit von RACH-Fehlerversuchen.
Lösung:Für die Aufrechterhaltung einer zuverlässigen RACH-Leistung unter hohen Mobilitätsbedingungen sind sowohl auf der UE- als auch auf der Netzseite robuste Doppler-Vorkompensations- und Frequenzverfolgungsmechanismen erforderlich.
Wirkung: NTN-Verbindungen unterliegen atmosphärischer Dämpfung, Schatten, Scintillation und Verlust des Weges über weite Strecken.Diese Faktoren erhöhen die Fehlerquote von Blöcken und können die Fähigkeit der UE beeinträchtigen, RAR-Nachrichten nach erfolgreicher Übertragung der Präambel korrekt zu empfangen.
Lösung:Adaptive Modulation und Codierung, Leistungskontrolle und robuste physikalische Schichtgestaltung sind erforderlich, um eine zuverlässige RACH-Erkennung und -verarbeitung unter verschiedenen Kanalbedingungen aufrechtzuerhalten.
Wirkung: Satellitenstrahlen decken typischerweise sehr große geografische Gebiete ab und können möglicherweise Tausende von EEL gleichzeitig bedienen.Dies erhöht den Grad der RACH-Konflikte und die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen erheblich., insbesondere bei groß angelegten Zugangsszenarien.
Lösung:Effiziente RACH-Ressourcenpartitionierung, belastungsbewusste Zugriffssteuerung und intelligente Konfliktmanagementmechanismen sind erforderlich, um die Leistung des zufälligen Zugriffs zu skalieren.
Wirkung:Die große physikalische Entfernung zwischen der UE und dem Satelliten führt zu einer erheblichen Einwegverzögerung und einer längeren RTT.die Hin- und Rückfahrtzeit (RTT) für eine Satellitenverbindung in einer geostationären Umlaufbahn (GEO) kann Hunderte von Millisekunden betragenDiese Verzögerungen beeinflussen unmittelbar den Zeitpunkt des Random Access Response (RAR) -Message-Austauschs, was möglicherweise zu vorzeitigen Timer-Timeouts, erhöhten Zugriffsfehlerraten,und längere Zugriffsverzögerungen.
Lösung:RACH-bezogene Timer wie das Random Access Response (RAR) -Fenster und die Kollisionslösungs-Timer müssen auf der Grundlage NTN-spezifischer RTT-Werte konstruiert werden.Die NTN-bewusste Timerkonfiguration ist entscheidend, um unnötige Wiederübertragungen und Zugriffsfehler zu vermeiden..
Wirkung: Eine große Anzahl von Benutzergeräten, die um eine begrenzte Anzahl von RACH-Präambeln kämpfen, erhöht die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen mit den Präambeln und verringert so die Zugriffswirksamkeit und die Latenzzeit.
Lösung:Fortgeschrittene Kollisionslösungssysteme, dynamische Präambelzuordnung und NTN-optimierte Zugangsverweigerungstechniken sind der Schlüssel zur Verringerung der Kollisionswahrscheinlichkeit.
Wirkung:Die anfängliche Synchronisierung im NTN wird durch große Zeitunsicherheiten und Frequenzverschiebungen erschwert.Wenn eine genaue Synchronisation nicht erreicht wird, kann die Benutzeranlage (UE) den Prozess des Zufallszugangskanals (RACH) nicht vollständig starten..
Lösungen:Verbesserte Synchronisierungstechniken, die eine Kombination aus präziser Zeitmessung, Dopplerkompensation und Satellitenpositionserkennung beinhalten, sind für einen erfolgreichen zufälligen Zugriff erforderlich.
Wirkung:In NTN-Einheiten ergeben sich erhebliche Schwankungen des Verlustes des Weges je nach Position im Verhältnis zum Satellitenstrahl.Während eine übermäßige Leistung zu Interferenzen zwischen EU-Ländern führen kann.
Lösung:Adaptive und ortsbewusste Leistungssteuerungsmechanismen sind entscheidend, um die Zuverlässigkeit der Erkennung und das Störmanagement auszubalancieren.
Wirkung:NTN-Systeme sind stark auf Multi-Beam-Architekturen angewiesen.Lösung:Effiziente Beam-Detection, Beam-Tracking und nahtlose Beam-Switching-Mechanismen sind für eine zuverlässige Ausführung von RACH in strahlbasierten NTN-Systemen von wesentlicher Bedeutung.
