Shin公司的新一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)衛(wèi)星iPSTAR總容量達到了40Gbps,，據(jù)稱是現(xiàn)有衛(wèi)星容量的40倍。美國休斯網(wǎng)絡系統(tǒng)公司的SPACEWAY每個點波束的下行鏈路數(shù)據(jù)速率為800Mbps?，F(xiàn)代信息技術需更寬的衛(wèi)星傳輸帶寬。
當今正在開發(fā)的先進寬帶通信衛(wèi)星的設計,、制造和部署成本都較高,。衛(wèi)星設計者盡量增加衛(wèi)星的有效載荷能力，以便在投入使用之后能夠最大限度地獲取利潤,。
對設計衛(wèi)星的工程師來說,，這意味著：因為先進的通信衛(wèi)星要求最大限度地增加數(shù)據(jù)速率和容量，所以留給設計者的誤差余度很小,。如果未能分析或者考慮到任何相關參數(shù)或者真實效應,，都可能導致設備性能下降，從而減少收益,。與此相反的情況是設計過于縝密,，亦即因為考慮了所有未知因素或者按照最差情況來設計而導致參數(shù)余度過大，從而增加了不必要的成本,、部件,、重量和復雜度。
圖1給出了傳統(tǒng)“彎管”式衛(wèi)星下行鏈路的整體示意圖,，它包括了主要的部件,，但衛(wèi)星部分只顯示了一個轉發(fā)器圖像。實際上,，一個衛(wèi)星可能帶有30到50個轉發(fā)器,。
圖1：“彎管”式衛(wèi)星下行鏈路示意圖
AAZSZSZ每個部件都有會降低系統(tǒng)整體功能的不理想性能。降低系統(tǒng)整體性能的最主要,、最基本原因是熱噪聲,?？梢酝ㄟ^載波功率來設置信道內的載噪比(CNR)或者信噪比(SNR)。在特定的信噪比和帶寬情況下,，可通過香農定律來定義每秒鐘的最大信道容量(位數(shù)),，但在實際操作中永遠不會達到這個最大值。為確保最佳系統(tǒng)設計,，必須準確模擬信道內所有真實存在的壞損,。
仿真測試解決方案
全面、真實的通信通道仿真是設計和驗證的需要,。針對衛(wèi)星通信業(yè)務發(fā)展的需要,，設計人員需要更為有效的仿真測試設備，要求它具有寬帶仿真和測試功能,，真實地模擬通道中環(huán)境壞損因素,、以及通道中各部件對系統(tǒng)的影響。這樣,，設計人員才能在設計階段有效地控制設計余度,，同時滿足成本、可靠性和容量的要求,。
目前,，衛(wèi)星系統(tǒng)設計者在設計過程中可以使用若干種輔助工具,。設計模擬和測試工具主要有以下三種：計算機建模和模擬工具,、制造和發(fā)射試驗衛(wèi)星、衛(wèi)星通道模擬器,。
借助計算機建模和模擬工具,，設計者可以建立多種信道壞損的模型，并通過模型綜合考慮系統(tǒng)的總體性能,。這些工具能夠完成基本設計,，并進行性能評估。此類軟件用于臺式機和高級工作站,。為得到準確的結果,，即使使用最快的處理器也需要花費大量的計算時間，這樣就限制了模擬對象的數(shù)量,，也限制了能夠分析的綜合壞損模型,。這些模型也可能并沒有正確反映實際情況。
此外,，有的公司或者單位已經(jīng)制造并發(fā)射了實驗衛(wèi)星,，以便在真實環(huán)境中通過真實的硬件和軟件來檢測新的通信技術和理念。這些衛(wèi)星包括ACT,、Artemis,、Kopernikus,、N-Star、Superbird以及Italsat F1,。這些衛(wèi)星的制造成本昂貴,，但它們?yōu)楫斀駥拵l(wèi)星設計的精細技術和定義方法提供了頗有價值的實驗環(huán)境。衛(wèi)星位于整個設計金字塔的塔尖,，它們的性能通過設計來確定,，因此根據(jù)需要更改技術規(guī)格的余地很小，同時也很難通過更改壞損機制來檢測它們對系統(tǒng)整體性能的影響,。
衛(wèi)星信道模擬器把測試環(huán)境和模擬環(huán)境很好地結合起來,，為用戶提供所需的精確度和實時性能。Aeroflex生產(chǎn)的Celerity CS80000寬帶信道模擬器(BCS)系列就是很好的例子,。這些模擬器在實驗室中通過受控的,、精確的、可重復的方式創(chuàng)建帶有壞損機制的真實信道,。因為這些信道是帶有寬帶射頻輸入和輸出的實時系統(tǒng),，所以在測試過程中可以使用真實的硬件終端。和軟件模型相比,，
這種實時測試可以運行更多檢測對象,，進而能進行更詳細的測試。
它們的特點如下：穩(wěn)定的,、可重復的模擬,，帶有定義好的、受控的壞損機制,；實時和全帶寬信道,，能夠支持真實的硬件和快速測試時間；最壞情況模擬,，可以包含任何綜合壞損模型,；通過實驗室設備來最大限度地減少高成本測試或者實際衛(wèi)星測試時間。
圖2：兩通道BCS結構框圖
Aeroflex通道模擬器的價值體現(xiàn)在：具有非常真實的仿真,；帶寬高,；高動態(tài)范圍(14 b ADC/DAC w/ 36 MHz BW)；低相位瑕疵,，并支持動態(tài)延遲更新,；模塊化設計，易于升級,；具有豐富的真實環(huán)境壞損選擇,，包括動態(tài)多譜勒、動態(tài)延遲、熱噪聲,、路徑損失,、帶內干擾、鄰道干擾,、信道載荷,、相位噪聲、Rayleigh衰落,、雨損,、群延遲失真、通帶內幅度波動,、非線性增益等,。
其它開發(fā)測試工具包括寬帶信號發(fā)生器(BSG)和寬帶信號分析器(BSA)。它們不是信道模擬器,，但是能夠創(chuàng)建真實的衛(wèi)星信號和帶有壞損機制的環(huán)境,，并記錄和分析信號信道的性能。
Aeroflex寬帶通道模擬器簡介
Aeroflex 寬帶信道仿真器模擬(BCS)可以為高速通信系統(tǒng),，點對點微波和衛(wèi)星通信建立精確的和可重復的信道,，提供帶寬最寬的通道模擬和連接仿真，實現(xiàn)最全面的干擾信號模擬,。實時的仿真可提供帶寬達500MHz,、時間延遲最大達10秒，并同時可提供1至4個獨立的通道仿真,。BCS可實時為輸入信號加入干擾信號,，模擬實際傳輸通道的干擾。
可提供的干擾信號包括：動態(tài)延遲(從地面到GEO衛(wèi)星住返的短時間延遲),、動態(tài)多普勒,、精確的相位噪聲、Ricean和 Rayleigh衰落,、附加白高斯噪聲、平衰落,、雨水衰落,、附加CW和調制的干擾信號、通帶幅度和相位奇變,。用于相關或獨立信道的變頻器,，可以對輸入/輸出信號進行變頻控制。衛(wèi)星仿真軟件包,，使用行業(yè)標準的TLE組件,，可產(chǎn)生24小時的多普勒和延遲仿真文件。Aeroflex的通道模擬已成功應用于多個衛(wèi)星工程中，用于模擬信號往返路徑,，可在衛(wèi)星發(fā)射之前對衛(wèi)星和地面站進行全面測試,。