1. 什么是 5G-LEO
5G-LEO 指的是將 5G 新空口（5G NR）服務擴展到低軌衛星（LEO）上的非地面網絡（NTN, Non-Terrestrial Network）方案。通過在距地面約500–2 000 km 的低軌道衛星上部署通信載荷，5G-LEO 可實現對地面 5G 網絡的全球補充覆蓋，特別是對偏遠、海洋及移動目標等傳統基站難以觸及的區域提供連接([3GPP][1])。
2. 技術標準與系統架構
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3GPP Release 17／18 NTN 支持
- Release 17 中正式引入了對 NR-NTN（包括手持終端和 VSAT）的規范，并支持 NB-IoT/eMTC 在衛星鏈路上的運行。
- Release 18 進一步在 Ku/Ka 頻段優化空中接口，增強調度和功率控制能力；Release 19 正在研究下行覆蓋增強等特性([5G Americas][2])。
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兩種 NTN 架構
架構類型 描述 Transparent 衛星僅作射頻中繼，不解調/重編碼；地面 gNB 在地面站完成基帶處理。 Regenerative 衛星內置 gNB 功能，具備基帶信號處理能力，可直接為終端提供 NR-NTN 接入。 兩者在實現復雜度、鏈路延遲及星上處理能力方面各有權衡([RCR Wireless News][3])。
3. 關鍵技術與頻段
- 多普勒補償與定軌切換：LEO 衛星高速移動導致多普勒頻移，需在 NR 物理層進行精確補償；同時支持衛星間/衛星與地面站切換。
- 時延與鏈路預算：LEO 時延約 5–10 ms，比 GEO 衛星低得多，但仍高于典型地面 5G；鏈路預算需考慮天線增益與交叉極化等因素。
- 頻段：主要在 Ku（12–18 GHz）和 Ka（26.5–40 GHz）波段部署，也有部分 NB-IoT 在 S-波段（2 GHz）進行實驗([Intelsat][4])。
4. 典型用例
- 農村與偏遠地區互聯網接入：補足地面網絡盲區，實現寬帶級速率覆蓋([Blue Wireless][5])。
- 應急通信與災難恢復：自然災害時地面基站中斷，可迅速啟用 5G-LEO 保持通信暢通。
- 海上及移動平臺：艦船或車輛可作為私有 5G 網絡基站，通過 LEO 衛星與核心網互聯，確保通信不中斷([Telesat |][6])。
- 物聯網（IoT）大規模覆蓋：對航運集裝箱、鐵路車廂等大對象物聯網場景提供低速率但廣域連接([TechTarget][7])。
- 企業級網絡彈性：將 5G-LEO 作為 WAN 備份，實現業務連續性和網絡冗余([Expereo][8])。
5. 優勢與挑戰
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優勢
- 全球無縫覆蓋：跨越地理和國界限制。
- 低時延：相較 GEO NTN，LEO 網絡時延可降至約 10 ms。
- 靈活部署：快速應急化解地面網絡故障。
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挑戰
- 多普勒與鏈路管理：須支持高速星地鏈路變化。
- 頻譜與干擾：高頻段易受雨衰和天線定向精度要求高。
- 成本與星座規模：全球覆蓋需部署數百甚至上千顆衛星。
- 終端適配：需研發新型衛星天線及終端功放匹配方案。
6. 實驗與產業發展
- 歐洲航天局 5G-LEO 平臺：基于 OpenAirInterface?，提供端到端仿真與性能測試環境，助力 NR-NTN 原型評估([ESA CSC][9])。
- 首個 5G NTN 太空試驗：2025 年 2 月，Eutelsat 聯合 Airbus、MediaTek 等在 OneWeb LEO 星座上完成全球首個 5G NTN 試驗，驗證了標準終端與 NR-NTN 接入的可行性，并為歐洲 IRIS2 計劃提供支撐([Reuters][10])。
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