卫星互联网成为卫星通信发展新的热点，国际标准化组织 3GPP 在5G-NR Release17版本中将卫星通信网做为地面网络的必要补充，称之为非地面网络 NTN (Non-Terrestrial Networks)，对其展开了更进一步的研究及标准化工作。

针目前5G NTN发展现状和需要突破的关键技术，回答了大家针对 5G NTN的标准和技术问题，主要围绕的是NTN卫星通信系统无线链路的新特征，信道仿真测试的重要性及面临的新挑战。

答： Keysight 公司提供了很多仿真软件，其中是一款系统级的仿真软件，通过集成 DSP 建模，RF EDA 工具，标准/ IP 参考以及“测试与测量”链接来简化设计流程，实现基带和RF 的协同设计和仿真。针对5G NTN 的系统级仿真，SystemVue 也提供了5G 基站和UE，地面信关站以及5G 地面通信制式/DVB 信号制式的仿真能力，此外SystemVue 还可与STK 集成进行卫星运动仿真。

2. 非地面，距离地面大概多少距离？

答： 如果是低轨卫星的话，一般是300KM-2000KM 左右。

3. 5G 在卫星上应用的效果怎么样？衰减程度等？

答： 目前 5G 和卫星的融合更多是和低轨道卫星 LEO 的融合，目前3GPP Rel-17 还在开展NTN 的技术规范工作，国内外都有一些相应的测试，低轨的衰减取决频率范围和轨道高度，Ku 频段以上都有较大的大气损耗。

4. 峰均比如何克服？

答： 一般来说，测试所需的峰均比是有标准的，也就是说要在一定的 PAPR 下测试功放/ 收发信机/ 转发器/ 发射机等的 EVM 等参数，这样意味着输入波形的峰均比是确定的，克服更多的是依赖被测件线性度的提高例如尽量工作在线性区域，但这样就牺牲了PAE。

5. 请问，接入到卫星网络的的终端设备的发射功率要求与接入到地面网络的终端设备的功率要求有区别吗？

答： 现在3GPP 里还没有确定未来5G NTN 中我们用于蜂窝网络的终端也就是常见的智能手机是否可以跟卫星直接通信，需不需要中继，目前的状态，一般是手机通过跟VSAT(very small aperture terminal) 即常见的带抛物面天线的地面站通信，VSAT再跟卫星通信，这种方式，VSAT 起到了类似于中继的功能，功率是不需要特别高的要求。

6. 接入卫星的频率也是低于 6 GHz 的吗？

答： 一般来说，5G NTN 涉及跟低轨卫星融合的频率，sub 6G 和毫米波Ka/Q/V 频率都有可能

7. 5g 在地面和非地面，哪个技术更复杂?

答： 有不同的侧重点，地面网络有更长时间的技术积累，推出了不少先进的技术例如功率控制、循环前缀等；非地面网络，目前刚刚起步，相对来说更复杂一些，例如物理层方面需要考虑长时延、多普勒频移对系统的挑战。

8. 卫星接入的吞吐量一般有多少Mbps ？

答： 这个取决于信号制式，如果是类似于 4G LTE 的制式，也是几十Mbps, 如果是类似于5G NR 的信号制式，目前国内公开的实验是1Gbps 左右。

9. 能否提供一下64 通道的信道模拟器产品手册？

10. 5G 卫星链接展开的范围有多宽啊？

答： 如果是低轨道卫星，一般是100 KM-500 KM，取决于轨道高度和最小仰角。

11. 信道仿真器可以加入一些我们自己定义的干扰信号吗？

12. 在一些高频段，多普勒频移会不会带来子载波间的干扰？

答： 会的，这个是 5G NTN 采用低轨道卫星的一大挑战，卫星移动速度高达几KM/s，这样会产生严重的多普勒频移，Ku 频段可以高达200KHz。

13. 在卫星的下行链路如果直接使用5G 信号波形会不会降低功放效率和带来散热等问题？

答： 这是个典型的技术问题，目前业界也是在评估当中，如果卫星的载荷采用了固态功放和相控阵天线技术，相对来说，对于单个固放的要求就会降低，尤其是输出功率，当然5G 信号波形带来的高峰均比可能会导致功放效率的降低。

14. 在系统设计中如何来消除小区间干扰？

答： 3 颗或4 颗GEO 卫星通过多波束天线可以覆盖地球大部分地区除了高纬度和两极，单颗低轨道卫星的覆盖范围只有几百公里，这样就需要多颗卫星形成星座来提供覆盖，而每颗卫星过顶的通信时间一般只有不到10 分钟，为了保证通信不中断，业界提供了混合式波束方案，即宽带固定点波束和可以波束赋形、可移动的窄波束，要消除小区间干扰，也是通过多个窄波束来实现的，加上合理的频率复用技术。

15. 如何用 keysight 设备搭建多径衰落和多普勒效应叠加的仿真环境？

答： 信道仿真仪有辅助建模工具，方便客户直接定义多径环境以及速度带来的多普勒频移，支持高达1 s 的时延和+- 1.5 MHz 的多普勒频移。

16. 你们 NTN 仿真框图中， 是成熟货架设备吗？

答： 目前，Keysight 公司正在搭建 5G NTN 端到端的系统仿真方案，目前主要的问题在于商用的UE 和gNB 模拟器包括 UXM 和UEE 支持的卫星链路的时延非常有限，这个需要配合信道模拟器Propsim来实现。

答： payload 即有效载荷包括了卫星的转发器分系统和天线分系统，简单来说，是指这个卫星的功能模块，比如说通信卫星的载荷就是通信载荷，用来实现卫星和地面或卫星之间的通信。

18. 地面站在跟踪低轨卫星时波束切换的时延有要求吗？波束切换能通过设备仿真吗？

答： 从 UE 的角度来说，这个切换应该是觉察不到的，对于地面站来说，地面站的天线会同时跟踪至少2 颗卫星，切换的时间取决于网络的架构设计；波束切换可以通过设备仿真来实现。

19. 未来 VSAT 地面站的覆盖范围大概是多少？

答： 如果是手机这样的终端通过跟 VSAT (very small aperture terminal) 连接后，再接入到卫星来实现数据通信，那么 VSAT 更多是类似于一个热点，这个距离就跟WiFi 的通信距离类似。

20. 多普勒效应可定义速率变化率最大有多大？

答： 对应到多普勒上1.5MHz 以内都可以。

21. 卫星链路的延迟一般远远超过了5G 新空口的 TTI，那如何解决这问题呢？

22. 一般能够在实验室环境中创建哪些真实的无线信道条件来评估？

答： 主要考量功率/ 时延/ 速度（也就是多普勒）/ 空间信息，地面会增加多径效应。

23. 对于星上处理模式，单向延时指的是不是从卫星到终端的传输延时这方面？

答： 如果是星上处理，就没有了地面信关站和gNB 之间的时延，单向时延包括了卫星和地面信关站之间的feeder link，以及卫星和用户终端之间的user link。

24. 卫星运动时极化角变化能模拟吗？

答： 可以的，卫星天线分系统的极化角度的变化，可以通过两种方式来模拟，一种是通过Keysight 公司的仿真软件SystemVue 来仿真天线的方向图和极化角变化，另外一种是可以在我们的仪器里例如信号源和信道模拟器里面加上方向图和极化角的变化。

25. 终端在地面5G 网络与卫星网络之间的切换，网络间的切换过程需要考虑哪些方面因素？

答： 目前3GPP R17 对于5G NTN 的标准还在规划中，从物理层来说，主要要考虑这几个方面，1 ：时序关系，NTN 相对地面网络有较大的RTT(round-trip time) 往返时延，这样上下行的帧时序存在较大的偏移；2 ：上行功控，涉及到波束专用的功控参数；3 ：自适应调整编码。

26. 有没有做电波传播衰落建模的？

答： 目前3GPP 5G NTN 还没有提供标准的信道模型，现在更多的是业界在评估有哪些适合的信道模型，对于信道模型来说，一般有两种思路，一种是搭建信道测量系统，这个Keysight 有商业产品，通过实测来评估；另外一种是通过仿真软件包括SystemVue 和相应的STK 软件来评估。

27. UEE 和UXM 在测试系统中如何与卫星地面站建链？

答： 先说一个最简单的实现方式，地面站接收NR-Uu 信号( 来自于UEE，UE 模拟器), 下变频并数字处理，再编码，采用卫星常用的调制方式例如APSK，再上变频传送给卫星，信号在卫星上经过下变频后传送到地面站, 地面站对信号进行下变频, 数字处理,解码(APSK), DAC 处理，然后上变频，连接到5G NR-Uu（即UXM，gNB 模拟器）。

28. 怎么解决5G 传输距离短的缺点？

答： 传播距离，取决于频率范围和发射功率，接收的灵敏度，如果要提高传播距离，泛泛来说，可以通过中继，增加发射功率包括功放输出功率以及天线增益（例如增加阵元的数目或天线的尺寸），或者提高接收机的灵敏度。

29. 请问是德科技能否进行网络通信协议方面的仿真呢？

答： 可以的，Keysight 提供了LoadCore 核心网络模拟器， 详情请参考

30. 动中通这一块测试，要注意哪些事项？

答： 动中通目前主要是用在GEO 卫星尤其是高轨的高通信卫星HTS(High-throughput satellite)，测试不知道你是指终端还是卫星，Keysight 都有完整的测试方案，详情请参考

31. 信道仿真器可以模拟卫星信号吗？

答： 卫星信号一般由信号源产生，取决于信号的制式，Keysight 基本上支持目前所有的卫星信号制式。

32. NTN 架构中，一直很怀疑终端的上行链路可行性，到最后需要多大的终端才可以做到？手持式的尺寸会不会很大，最后商业模式一点优势都没有？

答： 这个取决于应用场景，如果终端是指智能手机的话，这个看5G NTN 的频率，如果智能手机和卫星都是工作在sub 6G，卫星是超低轨道(300KM 以下) 并且卫星接收天线增益够高，有可能可以。

33. 卫星之间通讯和5G 小基站之间通讯有什么异同点？

答： 卫星之间通信，看有没有ISL 星间链路，如果有，星间链路可以通过激光通信或者毫米波通信，如果没有，卫星之间一般是通过地面信关站来实现通信。

34. 刚才给出的测试场景一中，空口参考的是什么标准体制？

答： 测试场景一即铱星卫星星座，铱星使用了特有的QPSK 调制技术，FDMA 和TDMA 两种多址方式都有。

35. 为什么关于高空平台的知识比较少？8km-50km 的。

答： 高空平台也是NTN 里面的一种接入方式，相对较少的原因是覆盖范围有限，受到天气、供电、安全等方面的局限

36. 模拟卫星信号，内置的高阶调制有那些，能模拟那些信道编码？

答： Keysight 提供了覆盖10MHz-53GHz，带宽可达4GHz 的单载波或多载波信号产生方案，支持多种信号制式，包括了DVB-S2，S2X，以及5G NR 等多种跟卫星信号相关的信号制式。

37. 信道仿真一般就是多普勒频率牵引、时延、信号衰减、噪声的组合。请问噪声源使用噪声头和任意波发生器应分别注意哪些，因为两种方式在误码率实测中，在信噪比方面有些对不上。多谢！

答： 如果是要通过信号源来评估接收机的误码率的话，一般是通过矢量信号源来完成的。例如在接收信号系统频带内叠加白噪声干扰，评估当接收机误码率为某个值的最大噪声干扰信号功率，矢量信号源有专门的选件来产生AWGN(Additive white Gaussian noise)即加性高斯白噪声。

38. 非地面网的覆盖模式有哪些？

答： NTN 的接入方式，主要涉及到通过卫星和航空设备覆盖，包括了低轨通信卫星，高空平台和无人机等。

39. 目前这种卫星通信最小发射功率要求是多少？

答： 这个要看轨道高度，频率范围，信号制式，卫星的天线增益、卫星的通道数，地面站/ 用户终端的接收灵敏度等各方面要求，没有定论。

40. 对5G 卫星网络，延迟时间，频率准确性、定位准确性等有没有量化的要求以及测试方法？

答： 目前3GPP R17 里面标准还没有确定，但Keysight 正在评估相关的测试方案，基本上都有接近于成熟的方案。

41. 信道模型是不是空中波形接口设计的主要考虑因素呢？

答： 是的，信道模型是5G NTN 中物理层的关键技术之一。

42. 在大规模MIMO 测试方面，在衰落信道数量和信号带宽方面有哪些特点优势？

答： 大规模MIMO 技术，主要是应用更多数量的空间衰落信道增加通信的容量，同时利用波束合成技术增加方向性，获得额外的增益，尤其对于NTN 非常有利。

43. 仿真测试要遵循哪些测试标准？

答： 通信类可以遵循3GPP 的测试标准，NTN 部分还在R17 里讨论。

44. 上下行信道带宽如何匹配?

答： 如果是指低轨卫星，上下行信道带宽匹配主要涉及到多普勒频移的处理，时隙/ 帧的同步。

45. 仿真测试会用到哪些仪器？

答： 如果是信道仿真，我们有信道模拟器 Propsim，如果是载荷的仿真，涉及到信号源、信号分析仪，矢量网络分析仪以及SystemVue 等系统级仿真软件。

成功的卫星设计，制造与维护需求需要了解基本的工程概念，并且利用全新的工具来满足新型卫星的需求。

根据 GSA ( 全球移动供应商联盟 ) 的统计数据，截至 2020 年 1 月，全球已经有 34 个国家部署了 61 个商用 5G 网络，119 个国家的 348 家运营商宣布他们正在投资 5G。由此可见，全球运营商的 5G 基站部署需求是巨大的。

此外，无线接入网也出现了变革，例如最近迅速火起来的 O-RAN 也给小基站提供了新的选择。

那么，面对基站需求和众多新技术的加入，

我们应该如何进行基站的测试呢？

下面请允许小 K 介绍今天的主人公

拉到最后有 UEE 技术资料

什么是终端仿真器 UEE？

UEE 简单来说就是模拟接入基站（下面简称 gNB）的终端设备，用来测试 gNB 是否符合 3GPP 标准，是否能够在真实网络环境中满足终端的种种业务需求。

为什么非要用终端仿真器？

直接用实际的终端设备测试不行么？

gNB 测试分为哪几步？

gNB 的测试方案是什么？

包括 O-RAN 的测试方案又是哪些？

针对不同测试需求如何灵活配置，等等……

下面请听小 K 一一解答

为什么非要用终端仿真器？直接用实际的终端设备测试不行么？

从时效性，可重复性和大话务量三个方面来看，实际的终端设备都无法满足 gNB 测试的需求。

在功能测试中，基站和手机终端都是遵照 3GPP 规范。例如，在新功能和特性上，如如果使用商用终端测试，首先需要此终端能支持这个新特性。但是终端和芯片在标准跟进上没有这么快，还不支持这个新特性。这时，终端模拟器就可以发挥作用了。

在负载测试中很重要的一点就是测试结果的可重复性。如果使用真实终端来测很难控制结果的可重复性，比如 gNB 使用新的特性，需要测试对于用户体验是否有提升。如果使用真实终端测试，由于测试结果的可重复性低，难以评估新特性对用户体验的真实提升度。

例如负载测试的大话务量话务模型测试，如果使用真实终端测试，首先终端环境搭建很困难。另外，如何控制如此多终端、终端间干扰等因素都会对测试结果造成不确定性的影响。

gNB 测试分为哪几步？

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