I. NTNアクセス: ランダムアクセスチャネル（RACH）は、端末装置（UE）とネットワーク間の初期接続、アップリンク同期、スケジューリング認可のための基本的なプロセスです。これは従来の地上無線アクセスネットワーク（RAN）では成熟し、よく理解されているプロセスですが、非地上ネットワーク（NTN）での実装は、一連のユニークでより複雑な技術的課題を提示します。
地上RANでは、無線周波数信号は通常、短く予測可能な距離を伝搬し、伝搬環境は比較的安定しています。しかし、低地球軌道（LEO）、中地球軌道（MEO）、静止軌道（GEO）衛星を含むNTNネットワークでは、無線周波数信号は、非常に長い伝搬距離、急速な衛星移動、動的なカバレッジエリア、および時間変動するチャネル状態の影響を受けます。これらのすべての要因は、従来のRACHプロセスが依存するタイミング、周波数、およびチャネルの信頼性に大きな影響を与えます。
II. NTNの特性: 非常に長い伝送距離、急速な衛星移動、および時間変動するカバレッジとチャネル状態のため、NTNは、端末のランダムアクセスチャネル（RACH）の動作とパフォーマンスに深刻な影響を与える、独自の重大な欠点（例：大きな伝搬遅延、長い往復時間、ドップラーシフト、ビームモビリティ、および大きな競合ドメイン）を提示します。さらに、衛星はスペクトル利用可能性と電力予算に関して厳しい制限を受けており、効率的で堅牢なランダムアクセスメカニズムが特に重要になります。
III. 影響と解決策:NTNが端末アクセスに提示する困難を克服するために、3GPPは仕様でいくつかの問題に対処しましたが、次の側面への注意が必要です:
影響:NTNネットワークでは、大きなセルエリア、衛星移動、およびUEと衛星間の距離の変動により、タイミングアドバンスの推定は地上システムよりもはるかに複雑です。不正確なTA推定は、アップリンク送信が衛星の受信ウィンドウ外に落ち、衝突または完全な受信失敗を引き起こす可能性があります。
解決策: UEのタイミングアライメントを動的に調整し、アップリンク同期を維持するために、衛星暦データ、GNSS支援、または予測アルゴリズムを利用するなど、高度なTA推定技術が必要です。
影響:衛星とUE間の相対的な動きは、特に低地球軌道（LEO）システムで、大きなドップラーシフトを発生させます。これらの周波数シフトは、プリアンブル検出精度を低下させ、周波数同期を損ない、RACH試行失敗の可能性を高めます。
解決策: 高いモビリティ条件下で信頼性の高いRACHパフォーマンスを維持するために、UEとネットワーク側の両方で、堅牢なドップラープリコンペンセーションと周波数追跡メカニズムが必要です。
影響: NTNリンクは、大気減衰、シャドウイング、シンチレーション、および長距離パスロスを受けます。これらの要因は、ブロックエラー率を増加させ、UEがプリアンブルを正常に送信した後、RARメッセージを正しく受信する能力に影響を与える可能性があります。
解決策: さまざまなチャネル条件下で信頼性の高いRACH検出と処理を維持するために、適応変調と符号化、電力制御、および堅牢な物理層設計が必要です。
影響: 衛星ビームは通常、非常に広い地理的エリアをカバーし、潜在的に何千ものUEに同時にサービスを提供します。これにより、RACH競合のレベルと衝突の可能性が大幅に増加し、特に大規模アクセスシナリオで顕著になります。
解決策: ランダムアクセスパフォーマンスを拡張するために、効率的なRACHリソース分割、負荷認識アクセス制御、およびインテリジェントな競合管理メカニズムが必要です。
影響:UEと衛星間の大きな物理的距離は、大きな片方向伝搬遅延と長いRTTを導入します。たとえば、静止軌道（GEO）衛星リンクの往復時間（RTT）は数百ミリ秒に達する可能性があります。これらの遅延は、ランダムアクセス応答（RAR）メッセージ交換のタイミングに直接影響し、早期のタイマータイムアウト、アクセス失敗率の増加、およびアクセス遅延の長期化につながる可能性があります。
解決策: ランダムアクセス応答（RAR）ウィンドウや衝突解決タイマーなどのRACH関連タイマーは、NTN固有のRTT値に基づいて設計する必要があります。不要な再送信とアクセス失敗を防ぐために、NTN対応のタイマー構成が不可欠です。
影響: 限られた数のRACHプリアンブルを競合する多数のユーザー機器（UE）は、プリアンブル衝突の可能性を高め、それによってアクセス効率を低下させ、遅延を増加させます。
解決策: 高度な衝突解決スキーム、動的プリアンブル割り当て、およびNTN最適化アクセス禁止技術は、衝突確率を低減するための鍵となります。
影響: NTNでの初期同期は、大きなタイミングの不確実性と周波数オフセットによって複雑になります。正確な同期を達成できないと、ユーザー機器（UE）がランダムアクセスチャネル（RACH）プロセスを開始できなくなる可能性があります。
解決策: 成功したランダムアクセスには、正確なタイミング取得、ドップラー補償、および衛星位置認識を組み合わせた、強化された同期技術が必要です。
影響: NTNのUEは、衛星ビームに対する位置に応じて、パスロスの大きな変動を経験します。送信電力が不十分な場合、プリアンブル検出の失敗につながる可能性があり、過剰な電力はUE間の干渉を引き起こす可能性があります。
解決策: 検出の信頼性と干渉管理のバランスをとるために、適応型で位置認識の電力制御メカニズムが不可欠です。
影響: NTNシステムは、マルチビームアーキテクチャに大きく依存しています。UEは、RACHプロセス中にビーム取得または切り替えを実行する必要があり、これにより複雑さと遅延が増加します。解決策: ビームベースのNTNシステムで信頼性の高いRACH実行を保証するために、効率的なビーム発見、ビーム追跡、およびシームレスなビーム切り替えメカニズムが不可欠です。
