以低轨星座为重点的卫星互联网建设在全球逐渐成为热点。和传统地面通信相比,卫星通信有着自己独特的传输环境和应用需求,因此设计一种既能适应卫星工作方式,又能和地面通信系统融合互通的工作体制成为卫星系统构建的重要课题。
是德科技持续追踪国内外卫星通信标准化工作,并致力于为科研人员和工程师提供早期的研发平台和测试标准。依托于Pathwave Signal Generation信号产生平台,是德科技提供基于3GPP 5G NTN,DVB-S2/S2X以及DVB-RCS2等标准演进的信号产生功能,并支持用户对基于标准的信号进行调制方式等参数调整。结合最新推出的M9484C微波矢量信号源,可以将用户所需的标准及自定义信号体制转化为贴近真实的射频信号。
基于5G NR体制的OFDM信号在卫星通信中的应用是一个重要的研究方向。Keysight N7631APPC 5G NR信号产生软件既能够支持3GPP标准规定的各种调制和编码方式,也能够支持用户自定义(User Defined)调制方式,从而帮助用户快速验证适应卫星传输条件的调制方式(如8PSK、APSK等)。
图1. 基于5G NR的用户自定义调制方式信号产生
图2. 基于5G NR的用户自定义调制方式信号分析
基于DVB标准体系的演进也是卫星通信中的重要研究方向。传统的DVB体制根据其应用要求主要侧重于前向链路,对反向链路(用户侧传输)的支持有限,限制了其作为通信体制的应用。DVB-RCS 正是用于在卫星通信系统中解决反向链路交互式数据业务传输的标准。第一代规范DVB-RCS1 在2000年由ETSI 正式发布;第二代规范DVB-RCS2在2011年完成并不断演进,主要加入了对移动性和网状连接的扩展。
下图展示了在宽带卫星通信系统中的关键组成部分以及相互之间数据传输的链路类型,包括前向和反向链路。作为反向链路所使用的信号制式, DVB-RCS2物理层的关键技术包括,由低阶到高阶的线性调制和连续相位调制, 直接序列扩频,基于MF-TDMA多址方式等。
图3. DVB-RCS系统参考示意图
对于DVB-RCS2的接收机测试,需要测试设备能够灵活产生符合其物理层规范的信号,用于接收灵敏度等指标的测试。Keysight N7623EMBC Digital Video信号产生软件新加入了DVB-RCS2 规范的支持,并且提供ETSI标准附录中标准测试信号配置模板,使得这一类型的测试变得简单高效。
图4. DVB-RCS2信号产生
图5. DVB-RCS2信号分析
随着卫星通信的宽带化,上述几种标准信号都可能需要在几百MHz甚至GHz带宽下进行信号产生。对于矢量信号源而言,宽带情况下的低失真一直是重要的考量。是德科技全新推出的M9484C微波矢量信号源采用全DDS结构,在基带利用DUC数字上变频方式进行宽带信号产生,从而避免了传统基于IQ调制器的矢量信号源固有的本振泄露、IQ不平衡等不理想因素带来的带内信号损伤。结合其最高54GHz频率以及2.5GHz内置信号产生带宽,可以覆盖当前低轨卫星重点研究的Q/V频段等大带宽应用。