3GPP NTN標準的頻率和帶寬技術要求

先來看一則NTN的新聞：

中興通訊與中國電信浙江公司、中國電信衛星通信有限公司、中國電信研發院、SpaceIoT合作，在浙江舟山完成了業界首個海洋應用的5G非地面網絡（NTN）部署。該系統采用我國自主研發的 "天通 "移動通信衛星，以及NTN 5G 基站和終端，符合3GPP R17中規定的NTN國際標準。實現了海洋和無人島場景下的星地互動和業務數據傳輸，包括海洋水質監測、溫濕度監測、無人島應急救援等實時、多終端、多場景的服務能力。

? ? ? ? ??今天我們接著學習NTN標準的頻率和帶寬的技術要求。

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NTN衛星頻段

無論是IoT NTN還是NR NTN，在3GPP中針對SAN（衛星接入節點）或者UE，劃分的衛星使用頻段目前都是一致的，即：

頻段256：
??????上行：1980 MHz ?–? 2010 MHz；
??????下行：2170 MHz ?–? 2200 MHz；
頻段255：
??????上行：1626.5 MHz ?–? 1660.5 MHz；
??????下行：1525 MHz ?–? 1559 MHz；

當前3GPP NTN中規定的衛星接入系統所使用頻段范圍均屬于L（255）和S（256）波段，準確地說是衛星移動業務所使用的L和S波段的子集。衛星波段頻段號都是從256 開始按降序編號，目前是256和255兩個band，未來還可能會有254。注意在LTE中band號是256和255，如下表：

在NR中，band號為n256和n255，那么從n257往上，就是5G毫米波FR2的頻段號了。

我們再來看一下上行和下行頻率的間隔TX – RX carrier centre frequency separation，這里比較有趣的是，在256頻段，下行（DL）的頻率是要比上行（UL）高的，這符合我們在FDD地面蜂窩基站和終端頻率分配的普遍認知，由于終端設備需要電池供電，所以省電是第一要務，因此大多數情況下，會把損耗較低的低段頻率分給上行。但在衛星通信中，大多數情況并非如此，衛星接入節點或者說空間站由于脫離了地面穩定的供電系統，省電同樣變得重要，并且衛星終端如果是地面站的形式往往具備供電條件，所以反而上行（地對空）相比于下行（空對地）適合使用更高的頻率。我們可以參看一下FCC衛星通信頻率劃分-Part25.202。那么在3GPP 255頻段，下行（DL）的頻率是要比上行（UL）低了101.5MHz。

band 256：下行-上行 = 190 MHz；
band 255：下行-上行 = -101.5MHz；

其中在IoT NTN中UE又分為以下兩類：

UE category M1：Cat-M1可以半雙工HD-FDD模式和全雙工FD-FDD模式運行；
UE category NB1 & NB2：以半雙工HD-FDD模式運行；

名詞解釋：

HD-FDD：half duplex FDD，半雙工的FDD，實際上最初的LTE為全雙工設計，即FD（full duplex）FDD，因為在全雙工模式下更容易操作。但隨著物聯網類設備IoT/M2M/MTC over LTE成為熱門話題，FDD 半雙工又浮出水面。這類應用不需要高吞吐量，但需要非常高效的低能耗。使用半雙工技術，終端設備可以在不使用時關閉發射機或接收機，從而降低能耗。

02

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帶寬

帶寬的定義與地面蜂窩網絡的定義是相同的，參考下圖為Channel Bandwidth與transmissionbandwidth configuration以及RB的關系：

Channel Bandwidth：是包含了保護間隔Guardband的信道邊緣channel edge在內的帶寬；
transmission bandwidth configuration：是以RB為基礎的最大可配置帶寬；

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對于上述IoT NTN category M1的衛星終端和衛星接入節點，帶寬和NRB的配置數為：

Channel bandwidth BWChannel = 1.4 MHz；
Transmission bandwidth configuration NRB = 6；

對于IoT NTN?category NB1 &?NB2的衛星終端和衛星接入節點，帶寬和NRB的配置數為：

Channel bandwidth BWChannel = 200 kHz；
Transmission bandwidth configuration NRB = 1；
Transmission bandwidth configuration Ntone 15 kHz = 12；
Transmission bandwidth configuration Ntone 3.75 kHz = 48；

其中Ntone可以為15kHz或者更小的3.75kHz資源單元，如下圖：

對于NR NTN的SAN及UE的在不同band和SCS下的Channel bandwidth如下表所示：

在不同的信道帶寬以及SCS下的最大transmission bandwidth configuration以及最小Guardband如下兩張表所示：

編輯：黃飛

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