基于北斗“衛星”通信系統的測試分析

引言：“北斗”衛星通信系統是我國“十一五”計劃中的重點項目。在通信系統復雜多樣并且日新月異的現代社會，對通信系統的測試顯得十分重要。追要利用信號源、誤碼率測試軟件、頻譜儀、定向耦合器等對衛星通信線路進行測試。其測試有三大重要指標誤碼率、短信業務、移動終端。從測試結果來看，北斗衛星體現了系統的優越性和其不可估量的時代價值。

“北斗”衛星通信系統是我國自主研究、建設、運營管理具有國際知識產權的區域性衛星導航系統。“北斗”衛星通信系統是由用戶終端、地面中心站和空軍衛星三大部分組成。從通信的特征上來看，它具有雙向通信、快速定位和精密授時三大優勢。[1]

一、基于“北斗”衛星通信系統的測試原理與方法

從目前“北斗”衛星通信系統的應用實際情況來看，“北斗”衛星通信系統主要是由應用段、地面段和空間段三個部分組成。整個運行流程的關鍵在于“北斗”衛星通信系統的轉發器。通信的流程大致是“北斗”衛星通信系統應用段發射頻段信號（L1）——發送到地面段通信站，頻段信號轉化成C波段——地面信號站發送頻段信號到“北斗”衛星通信系統空間站，頻段信號轉化為S波段——“北斗”衛星通信轉發器將頻段信號轉化為K頻段信號并發送到終端。其大致工作模式如下圖1所示。

圖1 “北斗”衛星通信系統三大模塊

（一）北斗衛星通信系統測試框架分析

在空間段主要需要測試的“北斗”衛星本身的運行狀態。在地面段則主要是信關站和用戶終端。而通常情況下，用戶終端又被劃分為應用段。地面段則主要是由信關站天線、綜合信關站管理中心、信關站射頻等三個部分組成。綜合信關站管理中心主要負責通信實驗細聽與地面通信網絡之間的交互連接，其中包括呼叫控制、協議轉換、認證授權、計費處理、資源管理以及呼叫終端、接受終端、PSIN（公共交換電話網）之間的三方互通。

“北斗”衛星系統中的用戶終端有三種形式：固定式、便攜式和車載式。從應用段的功能來看，用戶終端的功能主要是將可識別的數據、語音、消息等處理成為地面信關站能夠識別的無線信號，并且成功向空間站發射。同時，它也需要具備接收由衛星轉發而來的無線信號，并且將其處理為通信終端設備可識別的數據、語音及信息。

測試前需要對信號調整為16QAM，通過對寬帶信號、點頻、窄帶的測試來具體測試系統關鍵指標：信噪率、信號電平動態范圍、誤碼率等，測試的終端包括用戶終端、地面終端、射頻系統、調制解碼器。對應用段的測試主要包括收發濾波器、信號天線、功放、電源、電纜以及終端調制解調器和變頻器。其中變頻器又分為上變頻和下變頻。綜合信關設備測試內容除了與用戶段相同的部件之外，還有新研的硬件設備。

（二）基于“北斗”衛星通信系統的測試方法分析與步驟

從上述測試框架和測試內容，我們可以看出測試的關鍵在于通信體制。其具體框架如下圖所示：

圖2 “北斗”衛星移動終端頻譜測試框圖

測試的第一步是在變頻器與LNA/HPA之間加入了一個功分器，并且將一部分射頻信號分離了出來進入頻譜儀。第二部是通過頻譜儀來反映射頻頻率的傳輸情況，觀察頻譜儀的信號頻譜變化。第三步則是進行測試和分析。

二、基于“北斗”衛星通信系統的測試結果分析

（一）測試內容：短信息業務、誤幀率、語音時延性

按照《物理層協議》的規定，純語音的數據速率為2.4Kb/s，但是這2.4Kb/s包括了控制字、幀頭在內的所有數據速率難以在測試儀器上直觀地展現出來。因此，選擇使用短信息業務進行測試。[2]

（二）測試結果

按照圖2的框架測試步驟進行測試，短信≤140B，移動終端2與終端1的結果保持一致，系統正常運行。其次是對誤碼率的檢測。其步驟與短信業務一致，增加從信關站發送一定的數據并且在PC終端機上進行測試，檢查誤幀率。但需要得出科學地誤幀率需要復發送不同數據至少20次并進行對比研究。測試結果表明誤幀率的變化對衡量系統的工作質量非常好關鍵。最后，是語音時延測試。測試框架及步驟如下圖。其中，時間分辨率：100ms/格，幅度分辨率：500mv/格。[3]

圖3語音時延測試框架圖

根據上圖所示的測試步驟，在保持移動終端A、B處于通話狀態的情況，通過移動終端A對B進行報時，持續時間至少要1S并間隔停頓4S，測試結果會在雙蹤示波器上進行顯示，以此來進行檢測和記錄。測試結果表明實驗室平均語音時延500ms，系統為800sm，系統運行高效。

三、結語

隨著“北斗”衛星通信系統的運用越來越廣泛，第三方檢測系統也不斷發展。經過國內外多種測試系統的驗證，“北斗”衛星通信系統穩定性極高、可靠性強，能夠為通信事業創造更大的社會效益和經濟效益。

參考文獻

[1]劉愷.北斗終端OEM模塊測試平臺[J].數字通信世界，2013（8）：79.

[2]劉霜梅，王海濤，鄒光南.衛星移動通信系統體系設計及應用模型陰.電子設計工程，2010，18（10）：105—108.

[3]董沛然，辛愛學.基于通用儀器的遠程測試系統[J].艦船電子工程，2010，30（10）：147.

[4]徐師友.北斗語音通信設計與實現[J].全球定位系統，2011，36（4）：68.

（作者單位：中南大學通信工程1101班）

作者簡介：錢婷婷（1992），女，安徽池州人，漢族，大學本科學歷，中南大學通信工程1101班，學號：0909110622。