以低軌道衛星通訊系統為基礎應用於物聯網之隨機存取程序及頻譜資源配置設計與研究

第五代行動通訊之大規模機器通訊 (massive machine type communications,mMTC) 預期會有數十億物聯網 (Internet of Things, IoT) 設備需連接上網。由於衛星系統擁有訊號覆蓋範圍大且對於地面基礎設施依賴小等優勢，因此部屬低軌道(Low Earth Orbit, LEO) 衛星已成為無線通訊發展重點項目。隨著近期低軌道衛星進展，衛星通訊已被納入第五代通訊中之非地面 (Non-Terrestrial Networks,NTN)，寄望於補足地面基地台無法完整佈建缺口，實現無縫覆蓋之願景。3GPP也著手基於 New Radio (NR) 非地面網路技術之研究並排定於 NR Rel-17 中之工作項目，並定義 NTN 之三大類應用包含 5G 無所不在服務ヽ衛星接取連續性服務及擴展性服務。由於衛星通訊固有之傳播延遲等特性，NR 之部分功能需要重新設計或修改，此外，LEO 與同步軌道衛星 (Geosynchronous Equatorial Orbit, GEO) 系統共享頻譜資源亦為值得研究之議題。因此，本計畫研究以下兩項議題: 第一，針對隨機接入過程，根據 UE (主要為物聯網設備) 是否具備衛星導航系統 (GNSS) 提出適用於 LEO-NTN 地表固定蜂巢網路提出三種新穎 RACH Occasion (RO) 方案。UE 具有定位能力可預補償 LEO-NTN 傳播延遲，無定位能力 UE 需有新 RO 機制設計，所提出方案向後兼容傳統 RO 方案。第二，為解決LEO-NTN 與 GEO 衛星系統間因共享頻譜資源產生干擾 (inline interference) 問題，提出新穎動態頻譜資源配置演算法。本研究基於地表移動蜂巢 LEO 衛星系統先天跳頻現象進行設計，透過協調 LEO 與 GEO 衛星系統進行頻譜分配以降低系統之間干擾，達成提升系統整體之傳輸效率並兼具公平性。