卫星通讯的通道仿真和测试解决方案

　　在卫星通信中，数据传输速率是性能的重要指标。近期的研究发现卫星的平均功耗增加了350%，设计寿命从10年增加到近14年，卫星的外形和复杂度也增加了2到5倍。

　　Shin公司的新一代互联网协议(IP)卫星iPSTAR总容量达到了40Gbps，据称是现有卫星容量的40倍。美国休斯网络系统公司的SPACEWAY每个点波束的下行链路数据速率为800Mbps。现代信息技术需更宽的卫星传输带宽。

　　当今正在开发的先进宽带通信卫星的设计、制造和部署成本都较高。卫星设计者尽量增加卫星的有效载荷能力，以便在投入使用之后能够最大限度地获取利润。

　　对设计卫星的工程师来说，这意味着：因为先进的通信卫星要求最大限度地增加数据速率和容量，所以留给设计者的误差余度很小。如果未能分析或者考虑到任何相关参数或者真实效应，都可能导致设备性能下降，从而减少收益。与此相反的情况是设计过于缜密，亦即因为考虑了所有未知因素或者按照最差情况来设计而导致参数余度过大，从而增加了不必要的成本、部件、重量和复杂度。

　　图1给出了传统“弯管”式卫星下行链路的整体示意图，它包括了主要的部件，但卫星部分只显示了一个转发器图像。实际上，一个卫星可能带有30到50个转发器。

　　图1：“弯管”式卫星下行链路示意图

　　AAZSZSZ每个部件都有会降低系统整体功能的不理想性能。降低系统整体性能的最主要、最基本原因是热噪声。可以通过载波功率来设置信道内的载噪比(CNR)或者信噪比(SNR)。在特定的信噪比和带宽情况下，可通过香农定律来定义每秒钟的最大信道容量(位数)，但在实际操作中永远不会达到这个最大值。为确保最佳系统设计，必须准确模拟信道内所有真实存在的坏损。

　　仿真测试解决方案

　　全面、真实的通信通道仿真是设计和验证的需要。针对卫星通信业务发展的需要，设计人员需要更为有效的仿真测试设备，要求它具有宽带仿真和测试功能，真实地模拟通道中环境坏损因素、以及通道中各部件对系统的影响。这样，设计人员才能在设计阶段有效地控制设计余度，同时满足成本、可靠性和容量的要求。

　　目前，卫星系统设计者在设计过程中可以使用若干种辅助工具。设计模拟和测试工具主要有以下三种：计算机建模和模拟工具、制造和发射试验卫星、卫星通道模拟器。

　　借助计算机建模和模拟工具，设计者可以建立多种信道坏损的模型，并通过模型综合考虑系统的总体性能。这些工具能够完成基本设计，并进行性能评估。此类软件用于台式机和高级工作站。为得到准确的结果，即使使用最快的处理器也需要花费大量的计算时间，这样就限制了模拟对象的数量，也限制了能够分析的综合坏损模型。这些模型也可能并没有正确反映实际情况。