卫星通信时代的测试挑战与方案

相信大家都有过手机没有蜂窝或者Wifi信号情况，这时候手机会自动启动SOS 紧急联络模式，可以拨打一些紧急电话，譬如110，119等。而如今随着卫星技术的发展，紧急联络又增加了卫星通信模式，譬如某国外手机在北美可以使用，国产手机也新增了北斗卫星通信模式。

现在在手机直连卫星领域有很多厂商都在做积极的尝试，最大的玩家就是3GPP的NTN!而这项技术会给仿真测试带来什么样的挑战?

挑战

卫星通信和传统的地面网络通信相比，还是有很多的不同的。首先来一下卫星轨道的划分，(slides) 首先是地球同步轨道 GEO，是一个以地球为中心的轨道。其轨道周期与地球自转周期一致，高度位于赤道上方的3.6万公里。目前国内在GEO 上面有一些NTN 也就是非地面网络通信的尝试和应用。

剩下的非地球同步轨道，根据轨道距离地球的距离又可以分为高轨，中轨和低轨。经常听到的NTN 也就是非地面网络卫星，大部分是位于低轨。低轨卫星的轨道距离地面500km-2000km，低轨卫星的高速移动带来多普勒频偏，同时传输时延也会有10-20ms，地球同步轨道卫星虽然相对于地球是静止的但是由于距离地球的距离很远，有3.6 万公里。会有很大的传输时延，这个时延是百毫秒数量级的。信号在地面上从基站到终端最多也就是几公里的距离，用手机直连卫星，动不动就是几百公里，信号的衰减是很大的。

NTN测试对于相关设备和终端提供商来说，最难的就是地面到卫星这条通信链路的仿真。做地面网络的设备，你可以直接拿着设备到外场跑数据，或者运营商建一个试验网厂家都把设备拿来测试。卫星的场测就不是那么容易实现的了，有客户说他们为了等一颗卫星过来抓一组数据，一等就是几个小时大半天的。所以NTN测试中对信道的仿真就变得非常重要!

是德科技的应对

是德科技正在搭建一个端到端的NTN 概念验证平台，图中的Propsim 信道仿真器，可以对NTN中的feeder link， service link链路上的损耗，多普勒时延，包括透明载荷下卫星的频率转换功能进行建模。NTN 相对于传统卫星测试来说会出现比较复杂的传输场景，比如地面网络常用到的MIMO、多基站联合传输等都会在后续的NTN 中出现。针对NTN这些可能的场景，升级了的GCM 几何场景建模软件，增加了NTN的场景建模。

回到端到端平台，除了信道仿真器还可以用基站模拟器也就是综测仪来模拟NTN中基站或者是信关站的信令流程。大家可能了解过 3GPP release 17 在增加了sib19消息，基站需要把卫星的星历信息通过sib19 信令传递给终端，终端再根据自己GNSS 获取的地理位置与sib19中的星历信息进行比较就可以计算出自己到卫星的距离。从而对信号进行一些预补偿处理了。另外还有UEE的产品 用来模拟NTN 终端的行为，从图中可以看到UE 有没有进行预补偿对于接收信号质量的影响还是很大的。

敲黑板划重点：

NTN技术的发展以及它的测试情况如下：

NTN技术已经被纳入到3GPP与历史时期的技术规范中

NTN的卫星主要是部署在低轨和地球同步轨道上

是德科技可以提供端到端的NTN测试解决方案

关于是德科技

是德科技(NYSE：KEYS)启迪并赋能创新者，助力他们将改变世界的技术带入生活。作为一家标准普尔 500 指数公司，我们提供先进的设计、仿真和测试解决方案，旨在帮助工程师在整个产品生命周期中更快地完成开发和部署，同时控制好风险。我们的客户遍及全球通信、工业自动化、航空航天与国防、汽车、半导体和通用电子等市场。我们与客户携手，加速创新，创造一个安全互联的世界。

审核编辑：汤梓红