衛(wèi)星通信作為跨越地域限制、實(shí)現(xiàn)全球無(wú)縫連接的關(guān)鍵手段，正在從傳統(tǒng)的廣播電視傳輸、國(guó)防軍工，向民用寬帶接入、車聯(lián)網(wǎng)、低軌衛(wèi)星星座等多元場(chǎng)景延伸。
而任何通信技術(shù)的落地，都離不開嚴(yán)苛的測(cè)試驗(yàn)證。在衛(wèi)星通信復(fù)雜的傳輸環(huán)境中，矢量信號(hào)源作為“信號(hào)發(fā)生器”和“場(chǎng)景模擬器”，承擔(dān)著模擬衛(wèi)星與終端交互信號(hào)、驗(yàn)證設(shè)備性能的核心角色。今天，我們就來(lái)深入探討坤恒順維KSW-VSG04矢量信號(hào)源如何在衛(wèi)星通信測(cè)試中破解技術(shù)難題、應(yīng)對(duì)場(chǎng)景挑戰(zhàn)，以及它在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用價(jià)值。
衛(wèi)星通信是什么？有哪些典型場(chǎng)景？
衛(wèi)星通信是以衛(wèi)星為中繼站，實(shí)現(xiàn)地面、海上、空中等不同終端之間的通信。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在太空中架起一座“信號(hào)中轉(zhuǎn)站”，解決地面通信無(wú)法覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)、海洋、空域等場(chǎng)景的連接問(wèn)題。相較于傳統(tǒng)地面通信，衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、通信距離遠(yuǎn)、不受地理環(huán)境限制等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，是構(gòu)建全球通信網(wǎng)絡(luò)的核心支柱。
結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用需求，衛(wèi)星通信主要有以下3類典型場(chǎng)景，每類場(chǎng)景對(duì)通信性能的要求都各有側(cè)重，也給測(cè)試工作帶來(lái)了不同挑戰(zhàn)：
1.星地直連場(chǎng)景
星地直連場(chǎng)景指衛(wèi)星與地面終端直接進(jìn)行信號(hào)交互。比如我們熟悉的衛(wèi)星電視、衛(wèi)星電話，以及近年來(lái)興起的低軌衛(wèi)星寬帶接入如Starlink、國(guó)內(nèi)的“鴻雁”“銀河”星座都屬于這類場(chǎng)景。該場(chǎng)景的核心需求是廣覆蓋+高可靠，尤其是低軌衛(wèi)星星座，單星覆蓋范圍有限，需要多星協(xié)同工作，對(duì)信號(hào)的同步性、穩(wěn)定性要求極高。
2.星間通信場(chǎng)景
隨著低軌衛(wèi)星星座規(guī)模擴(kuò)大，星間通信逐漸成為核心技術(shù)——衛(wèi)星與衛(wèi)星之間直接建立通信鏈路，無(wú)需經(jīng)過(guò)地面信關(guān)站轉(zhuǎn)發(fā)。這種場(chǎng)景能大幅降低地面設(shè)施依賴，提升通信時(shí)延，但要求衛(wèi)星之間的信號(hào)精準(zhǔn)對(duì)接，對(duì)頻率、相位的控制精度提出了較高要求。就像兩架高速飛行的飛機(jī)在空中精準(zhǔn)傳遞物品，任何微小的偏差都可能導(dǎo)致通信中斷。
3.星地信關(guān)站連接場(chǎng)景
這類場(chǎng)景是指衛(wèi)星將信號(hào)傳輸至地面信關(guān)站，信關(guān)站再將信號(hào)接入地面光纖網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面5G、寬帶網(wǎng)絡(luò)的融合。比如遠(yuǎn)洋船舶通過(guò)衛(wèi)星將通信數(shù)據(jù)傳輸至岸邊信關(guān)站，再接入港口管理中心的地面網(wǎng)絡(luò)。該場(chǎng)景的核心需求是大帶寬+低誤碼，需要支持高速率的數(shù)據(jù)傳輸，確保通信業(yè)務(wù)的流暢性。
衛(wèi)星通信的核心需求
衛(wèi)星通信的測(cè)試，本質(zhì)上是模擬這些復(fù)雜場(chǎng)景下的信號(hào)傳輸過(guò)程，驗(yàn)證終端、衛(wèi)星載荷、信關(guān)站等設(shè)備在各種環(huán)境下的性能。而矢量信號(hào)源，正是實(shí)現(xiàn)模擬測(cè)試環(huán)節(jié)的核心工具之一。
衛(wèi)星通信要實(shí)現(xiàn)廣覆蓋、高可靠、大帶寬、低時(shí)延的目標(biāo)，離不開一系列關(guān)鍵技術(shù)的支撐。而這些關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與驗(yàn)證，幾乎都需要矢量信號(hào)源的參與。我們先梳理衛(wèi)星通信的核心技術(shù)需求，再看看坤恒順維KSW-VSG04矢量信號(hào)源如何精準(zhǔn)匹配這些需求。
1. 高頻段通信技術(shù)——寬頻率范圍的信號(hào)支撐
衛(wèi)星通信的頻率資源從低頻頻段（L、S波段）向高頻段（Ka、Q/V波段）拓展是必然趨勢(shì)。原因很簡(jiǎn)單：高頻段的頻率資源更豐富，能支撐更大的通信帶寬，滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)刃枨?。目前主流?a href="http://www.makelele.cn/tags/高通/" target="_blank">高通量衛(wèi)星多采用Ka波段，而未來(lái)6G的星地融合通信可能會(huì)用到Q/V波段。
但高頻段通信的測(cè)試面臨一個(gè)核心問(wèn)題：如何生成穩(wěn)定、純凈的高頻信號(hào)？這就需要矢量信號(hào)源具備寬頻率覆蓋能力和低相噪性能。坤恒順維KSW-VSG04矢量信號(hào)源的頻率范圍覆蓋9kHz~67GHz，不僅涵蓋了衛(wèi)星通信常用的L、S、C、Ku、Ka波段，還能支撐Q/V波段的預(yù)研測(cè)試需求，完全滿足當(dāng)前及未來(lái)衛(wèi)星通信高頻段測(cè)試的要求。

坤恒順維KSW-VSG04型矢量信號(hào)源

坤恒順維KSW-VSG04型矢量信號(hào)源在1GHz載波、10kHz頻偏下的相噪典型值可達(dá)-146dBc/Hz，確保了輸出信號(hào)的高純凈度：

1GHz載波、不同頻偏下的相位噪聲實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

10GHz載波、不同頻偏下的實(shí)測(cè)相噪值：

10GHz載波、不同頻偏下的相位噪聲實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
2.高精度同步技術(shù)——精準(zhǔn)的頻率與相位控制
衛(wèi)星通信的同步性直接決定通信質(zhì)量。無(wú)論是星地直連還是星間通信，衛(wèi)星與終端、衛(wèi)星與衛(wèi)星之間都需要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的頻率同步和相位同步。比如星間通信中，兩顆高速飛行的衛(wèi)星相對(duì)速度可達(dá)數(shù)公里/秒，需要將信號(hào)的頻率偏差控制在極小范圍，否則會(huì)導(dǎo)致信號(hào)無(wú)法解調(diào)；相位偏差則會(huì)影響信號(hào)的疊加效果，導(dǎo)致信噪比下降。
這就要求矢量信號(hào)源具備極高的頻率穩(wěn)定度和相位控制精度。坤恒順維KSW-VSG04矢量信號(hào)源頻率準(zhǔn)確度可達(dá)1*10-8，相位控制精度可達(dá)0.1°，多通道相位一致性可達(dá)3°，能夠精準(zhǔn)模擬衛(wèi)星通信中的相位變化場(chǎng)景，為高精度同步技術(shù)的測(cè)試提供可靠保障。
3.大帶寬傳輸技術(shù)——高帶寬自定義信號(hào)生成能力
相比傳統(tǒng)地面移動(dòng)通信，衛(wèi)星通信需要更大的帶寬以傳輸更多的數(shù)據(jù)，大帶寬傳輸成為核心需求。大帶寬傳輸?shù)臏y(cè)試，關(guān)鍵是要生成符合標(biāo)準(zhǔn)的大帶寬調(diào)制信號(hào)。如果信號(hào)源的調(diào)制帶寬不足，就無(wú)法模擬真實(shí)的大帶寬通信場(chǎng)景，測(cè)試結(jié)果也就失去了參考價(jià)值。坤恒順維KSW-VSG04矢量信號(hào)源的最大調(diào)制帶寬達(dá)到4GHz，是目前行業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)品中的高水平，能夠輕松生成衛(wèi)星通信所需的大帶寬信號(hào)，為大帶寬傳輸技術(shù)的測(cè)試提供穩(wěn)定的信號(hào)支撐。
當(dāng)前衛(wèi)星通信領(lǐng)域存在多種通信制式，既有傳統(tǒng)的DVB-S2、TDMA制式，也有融合5G NR技術(shù)的衛(wèi)星通信制式。這就要求測(cè)試設(shè)備具備多制式波形的生成能力，能夠適配不同設(shè)備的測(cè)試需求。
坤恒順維KSW-VSG04矢量信號(hào)源可搭載我司自研的衛(wèi)星體制信號(hào)生成軟件使用，該軟件可根據(jù)衛(wèi)星通信的定制需求，生成業(yè)務(wù)信道波形、廣播波形、控制信道波形等多種專用波形。通過(guò)軟件的靈活配置，信號(hào)源可以快速切換不同制式的信號(hào)，滿足多制式衛(wèi)星通信設(shè)備的測(cè)試需求。

衛(wèi)星體制信號(hào)生成軟件(BWP配置)

衛(wèi)星體制信號(hào)生成軟件（小區(qū)/波束配置）

衛(wèi)星體制信號(hào)生成軟件（RNTI/DCI等配置）

Part.03
衛(wèi)星通信測(cè)試的核心挑戰(zhàn)，矢量信號(hào)源如何應(yīng)對(duì)？
衛(wèi)星通信的傳輸環(huán)境遠(yuǎn)比地面通信復(fù)雜，遠(yuǎn)距離傳輸、復(fù)雜電磁環(huán)境、高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)等因素，都會(huì)給信號(hào)傳輸帶來(lái)干擾，也讓測(cè)試工作變得更加困難。下面我們就來(lái)分析衛(wèi)星通信測(cè)試中的3大核心挑戰(zhàn)，以及坤恒順維KSW-VSG04矢量信號(hào)源的應(yīng)對(duì)方案。
挑戰(zhàn)1：遠(yuǎn)距離傳輸帶來(lái)的信號(hào)衰減
衛(wèi)星與地面終端之間的距離通常在數(shù)百公里（低軌衛(wèi)星）到數(shù)萬(wàn)公里（同步軌道衛(wèi)星）之間，信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的衰減。比如同步軌道衛(wèi)星的信號(hào)衰減可達(dá)200dB以上，相當(dāng)于信號(hào)強(qiáng)度被削弱了10的20次方倍。這種極端的信號(hào)衰減，會(huì)導(dǎo)致終端接收的信號(hào)信噪比極低，解調(diào)難度極大。
在測(cè)試中，我們需要模擬這種信號(hào)衰減場(chǎng)景，驗(yàn)證終端在低信噪比環(huán)境下的接收性能。坤恒順維KSW-VSG04矢量信號(hào)源的應(yīng)對(duì)方案是：
一是具備寬動(dòng)態(tài)范圍的功率調(diào)節(jié)能力，輸出功率可從-130dBm到+20dBm連續(xù)可調(diào)，能夠精準(zhǔn)模擬信號(hào)從衛(wèi)星發(fā)射到終端接收的衰減過(guò)程；二是內(nèi)置了噪聲生成模塊，可以在信號(hào)中疊加不同強(qiáng)度的高斯白噪聲，模擬真實(shí)傳輸環(huán)境中的噪聲干擾，從而測(cè)試終端在低信噪比環(huán)境下的解調(diào)性能。
比如在某低軌衛(wèi)星終端測(cè)試項(xiàng)目中，測(cè)試人員通過(guò)KSW-VSG04矢量信號(hào)源將信號(hào)功率調(diào)節(jié)至-130dBm，并疊加10dB的噪聲，模擬低軌衛(wèi)星遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男盘?hào)環(huán)境，成功驗(yàn)證了終端在該環(huán)境下的誤碼率性能。
挑戰(zhàn)2：復(fù)雜環(huán)境帶來(lái)的多徑效應(yīng)
多徑效應(yīng)是衛(wèi)星通信中另一個(gè)典型挑戰(zhàn)。信號(hào)從衛(wèi)星發(fā)射后，除了直接到達(dá)終端的直射波，還會(huì)經(jīng)過(guò)地面、海面、建筑物等物體的反射，形成反射波到達(dá)終端。這些不同路徑的信號(hào)在時(shí)間、相位上存在差異，會(huì)相互疊加干擾，導(dǎo)致信號(hào)失真，影響解調(diào)效果。尤其是在城市、海上等場(chǎng)景，多徑效應(yīng)更為明顯。
應(yīng)對(duì)多徑效應(yīng)測(cè)試，核心是要模擬多徑信號(hào)的傳輸場(chǎng)景。坤恒順維KSW-VSG04矢量信號(hào)源集成了信道模擬器的部分功能，實(shí)現(xiàn)了多徑信號(hào)的模擬能力：
KSW-VSG04矢量信號(hào)源支持單/雙通道，每個(gè)通道可獨(dú)立設(shè)置信號(hào)的時(shí)延、幅度、相位參數(shù)；其次，通過(guò)專用的信道建模軟件，測(cè)試人員可以根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景需求，選擇信道模型或自定義不同數(shù)量的多徑信號(hào)，并精準(zhǔn)設(shè)置每條路徑的時(shí)延差、幅度衰減和相位偏移。通過(guò)這種方式幫助測(cè)試人員驗(yàn)證終端的抗多徑干擾能力。

信道模型選擇界面

選擇信道模型后會(huì)自動(dòng)加載并顯示該模型的多徑參數(shù)：

多徑顯示與配置界面

挑戰(zhàn)3：復(fù)雜電磁環(huán)境帶來(lái)的干擾
衛(wèi)星通信的傳輸鏈路暴露在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，會(huì)受到地面通信信號(hào)、其他衛(wèi)星信號(hào)、人為干擾等多種干擾的影響。這些干擾會(huì)導(dǎo)致信號(hào)信噪比下降，甚至出現(xiàn)通信中斷。因此，抗干擾能力是衛(wèi)星通信設(shè)備的核心性能指標(biāo)之一。
坤恒順維KSW-VSG04矢量信號(hào)源具備靈活的干擾信號(hào)生成能力，能夠模擬多種類型的干擾場(chǎng)景：
一是可以生成窄帶干擾信號(hào)，模擬其他衛(wèi)星信號(hào)的干擾；二是可以生成寬帶噪聲干擾，模擬人為干擾；三是可以生成互調(diào)干擾信號(hào)，模擬多信號(hào)疊加后的干擾效果。測(cè)試人員通過(guò)將干擾信號(hào)與衛(wèi)星通信信號(hào)疊加，能夠精準(zhǔn)測(cè)試終端的抗干擾能力，為終端的抗干擾算法優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。
下圖為坤恒順維KSW-VSG04矢量信號(hào)源生成的多路復(fù)雜干擾信號(hào)：

多路復(fù)雜干擾信號(hào)
結(jié)語(yǔ)：
隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的快速發(fā)展，測(cè)試需求也在不斷升級(jí)——從單一場(chǎng)景測(cè)試到復(fù)雜場(chǎng)景模擬，從低帶寬到高帶寬，從低頻率到高頻段，對(duì)測(cè)試設(shè)備的性能和靈活性提出了越來(lái)越高的要求。
坤恒順維深耕射頻測(cè)試領(lǐng)域多年，始終以客戶需求為導(dǎo)向，不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能。坤恒順維KSW-VSG04型矢量信號(hào)源憑借9kHz~67GHz的寬頻率覆蓋、4GHz的大調(diào)制帶寬、高精度的頻率和相位控制能力，以及靈活的多制式波形生成能力，精準(zhǔn)匹配了衛(wèi)星通信測(cè)試的核心需求。

審核編輯 黃宇