基于北斗“卫星”通信系统的测试分析

引言：“北斗”卫星通信系统是我国“十一五”计划中的重点项目。在通信系统复杂多样并且日新月异的现代社会，对通信系统的测试显得十分重要。追要利用信号源、误码率测试软件、频谱仪、定向耦合器等对卫星通信线路进行测试。其测试有三大重要指标误码率、短信业务、移动终端。从测试结果来看，北斗卫星体现了系统的优越性和其不可估量的时代价值。

“北斗”卫星通信系统是我国自主研究、建设、运营管理具有国际知识产权的区域性卫星导航系统。“北斗”卫星通信系统是由用户终端、地面中心站和空军卫星三大部分组成。从通信的特征上来看，它具有双向通信、快速定位和精密授时三大优势。[1]

一、基于“北斗”卫星通信系统的测试原理与方法

从目前“北斗”卫星通信系统的应用实际情况来看，“北斗”卫星通信系统主要是由应用段、地面段和空间段三个部分组成。整个运行流程的关键在于“北斗”卫星通信系统的转发器。通信的流程大致是“北斗”卫星通信系统应用段发射频段信号（L1）——发送到地面段通信站，频段信号转化成C波段——地面信号站发送频段信号到“北斗”卫星通信系统空间站，频段信号转化为S波段——“北斗”卫星通信转发器将频段信号转化为K频段信号并发送到终端。其大致工作模式如下图1所示。

图1 “北斗”卫星通信系统三大模块

（一）北斗卫星通信系统测试框架分析

在空间段主要需要测试的“北斗”卫星本身的运行状态。在地面段则主要是信关站和用户终端。而通常情况下，用户终端又被划分为应用段。地面段则主要是由信关站天线、综合信关站管理中心、信关站射频等三个部分组成。综合信关站管理中心主要负责通信实验细听与地面通信网络之间的交互连接，其中包括呼叫控制、协议转换、认证授权、计费处理、资源管理以及呼叫终端、接受终端、PSIN（公共交换电话网）之间的三方互通。

“北斗”卫星系统中的用户终端有三种形式：固定式、便携式和车载式。从应用段的功能来看，用户终端的功能主要是将可识别的数据、语音、消息等处理成为地面信关站能够识别的无线信号，并且成功向空间站发射。同时，它也需要具备接收由卫星转发而来的无线信号，并且将其处理为通信终端设备可识别的数据、语音及信息。

测试前需要对信号调整为16QAM，通过对宽带信号、点频、窄带的测试来具体测试系统关键指标：信噪率、信号电平动态范围、误码率等，测试的终端包括用户终端、地面终端、射频系统、调制解码器。对应用段的测试主要包括收发滤波器、信号天线、功放、电源、电缆以及终端调制解调器和变频器。其中变频器又分为上变频和下变频。综合信关设备测试内容除了与用户段相同的部件之外，还有新研的硬件设备。

（二）基于“北斗”卫星通信系统的测试方法分析与步骤

从上述测试框架和测试内容，我们可以看出测试的关键在于通信体制。其具体框架如下图所示：

图2 “北斗”卫星移动终端频谱测试框图

测试的第一步是在变频器与LNA/HPA之间加入了一个功分器，并且将一部分射频信号分离了出来进入频谱仪。第二部是通过频谱仪来反映射频频率的传输情况，观察频谱仪的信号频谱变化。第三步则是进行测试和分析。

二、基于“北斗”卫星通信系统的测试结果分析

（一）测试内容：短信息业务、误帧率、语音时延性

按照《物理层协议》的规定，纯语音的数据速率为2.4Kb/s，但是这2.4Kb/s包括了控制字、帧头在内的所有数据速率难以在测试仪器上直观地展现出来。因此，选择使用短信息业务进行测试。[2]

（二）测试结果

按照图2的框架测试步骤进行测试，短信≤140B，移动终端2与终端1的结果保持一致，系统正常运行。其次是对误码率的检测。其步骤与短信业务一致，增加从信关站发送一定的数据并且在PC终端机上进行测试，检查误帧率。但需要得出科学地误帧率需要复发送不同数据至少20次并进行对比研究。测试结果表明误帧率的变化对衡量系统的工作质量非常好关键。最后，是语音时延测试。测试框架及步骤如下图。其中，时间分辨率：100ms/格，幅度分辨率：500mv/格。[3]

图3语音时延测试框架图

根据上图所示的测试步骤，在保持移动终端A、B处于通话状态的情况，通过移动终端A对B进行报时，持续时间至少要1S并间隔停顿4S，测试结果会在双踪示波器上进行显示，以此来进行检测和记录。测试结果表明实验室平均语音时延500ms，系统为800sm，系统运行高效。

三、结语

随着“北斗”卫星通信系统的运用越来越广泛，第三方检测系统也不断发展。经过国内外多种测试系统的验证，“北斗”卫星通信系统稳定性极高、可靠性强，能够为通信事业创造更大的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]刘恺.北斗终端OEM模块测试平台[J].数字通信世界，2013（8）：79.

[2]刘霜梅，王海涛，邹光南.卫星移动通信系统体系设计及应用模型阴.电子设计工程，2010，18（10）：105—108.

[3]董沛然，辛爱学.基于通用仪器的远程测试系统[J].舰船电子工程，2010，30（10）：147.

[4]徐师友.北斗语音通信设计与实现[J].全球定位系统，2011，36（4）：68.

（作者单位：中南大学通信工程1101班）

作者简介：钱婷婷（1992），女，安徽池州人，汉族，大学本科学历，中南大学通信工程1101班，学号：0909110622。