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摘要：作为未来6G星地融合通信的前瞻性探索，5G-A针对非陆地通信的应用场景、频谱、关键通信技术以及面临的挑战等展开了系统研究。针对卫星物联网下的大连接需求，基于现有协议中的NPUSCH信道传输结构，设计了不同颗粒度下的码分方案，并基于NTN场景下典型假设进行了性能评估。仿真结果表明所提方案能够有效提升卫星物联网的下上行通信容量。
关键词：星地融合通信；卫星物联网；容量增强；数据解调信号
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2024.07.005
星地融合通信研究现状
近年来，随着业界对星地融合通信关注度的不断提升，工业界和学术界对星地融合提出了更迫切的需求，并开始对星地融合通信系统的网络架构进行早期研究。3GPP作为通信行业最重要的国际标准组织之一，率先开展了基于非地面网络技术体制的研究和标准化，在R15阶段首先提出并研究了基于5GNR的非陆地通信（Non-terrestrial network，NTN）的场景、要求和信道模型。进入R16阶段，3GPP标准组在终端、无线和核心网等方面开展了关于NTN系统性技术的研究讨论。在R17标准中，基于前述研究项目，NR-NTN重点增强了网络架构、时频同步、移动性、频谱等技术并对其进行了标准化，同时将相对成熟的NR-NTN 技术应用于卫星物联网（Internet of ThingNTN，IoT-NTN）。在R18标准中，NR-NTN进一步完善了5G卫星组网能力，包括频段部署、覆盖增强等，IoT-NTN则进一步完善了移动性、HARQ、GNSS等技术。
在学术界，文献深入研究了NTN特征对3GPP规范中NR过程的约束并分析了NR技术在NTN上实现典型6G服务的优劣势。文献分析了空天地一体化网络研究的必要性，并首次定义了网络融合发展的不同层次及演进。文献介绍了LEO场景中NTN系统的系统仿真方法，并对系统的吞吐量进行了评估。文献研究了卫星物联网在LEO场景下的残余频偏问题并基于链路仿真给出了残余频偏问题的解决方案。
本文结合3GPPR19标准和学术界关心的关键指标，针对卫星物联网下的大连接需求，对上行容量增强进行了研究。其中，第2章对卫星物联网关键技术挑战进行了分析；第3章介绍了现有协议中的NPUSCH（Narrowband Physical Uplink Share CHannel）信道传输结构及正交复用技术原理；第4章对基于不同颗粒度的复用方案进行了详细设计；第5章在基于NTN场景下的典型假设进行了性能评估；最后，第6章对全文进行了总结。
