NTN 汽车电子测试

NTN 技术挑战

汽车电子领域的 NTN 连接带来了一系列射频、移动性和系统层面的挑战，亟需通过严谨的测试加以应对：

• 传播距离长、路径损耗高：不同于小区规模仅为数百米的地面网络，NTN 链路可覆盖数百公里直至 LEO 卫星，甚至可延伸至约 36,000 公里之外的 GEO 卫星。如此长的传播距离会带来显著的路径损耗，并在 GEO 系统中带来较大的延迟。高延迟不仅增加了时序同步的复杂性，也限制了对需要快速响应的汽车电子应用的支持。
• 卫星仰角低且变化大：当卫星处于较低仰角时，维持视距连接会变得困难，尤其是在高纬度地区观测 GEO 卫星时。地形、植被和车辆环境造成的遮蔽会进一步削弱服务连续性。为了在多样化驾驶场景中实现可靠运行，天线设计人员和 OEM 需充分考虑这些因素。
• 大气效应与多径反射导致的信号失真：大气衰落以及来自周围环境的多径反射会使 NTN 信号失真，从而降低链路质量。这些影响会制约 NTN 网络设计，必须在芯片组和整车集成阶段加以解决。
• 卫星运动与多普勒效应：对于非地球静止轨道 (NGEO) 系统，卫星与车辆之间的相对运动会产生多普勒频移和随时间变化的传播延迟。这在同步与射频信道方面为 TCU 和芯片组带来了严苛的挑战。由于 LEO 卫星每次可见时间仅为数分钟，车辆可能需要配备有源波束赋形天线，以持续跟踪高速移动的 LEO 卫星。
• 复杂的 NTN 移动性和切换流程：相比地面网络，NTN 引入了更多的移动性要求，包括波束间和卫星间切换、小区重选，以及 NTN 与 TN 之间的切换。尤其是对于 LEO 星座，确保无缝衔接的移动性需要精心设计网络，并在车辆层面充分测试有条件切换参数和触发点。
• 广泛的工作频段：NTN 系统的频率覆盖范围从 L、S 频段扩展至 Ku、K、Ka 频段。尽管当前的汽车电子 TCU 和天线可能已支持低频段，但在更高的 Ku/K/Ka 频段运行，对射频收发器、TCU 和天线提出了更加复杂的要求。
• 空间、功率与热量限制：高频 NTN 运行需要有源波束赋形天线，而这会增加设备的尺寸、重量、功耗和热负荷。必须在这些限制因素与车辆设计、成本和集成需求之间进行权衡。

应对汽车电子 NTN 测试挑战

要实现车辆的全时互联，还需要对复杂的 NTN 环境进行仿真，并验证端到端性能：

• 灵活的 NTN 网络仿真：为全面评估多种 NTN 实现的芯片组、TCU 和整车性能，测试系统需能够仿真 LEO、MEO 和 GEO 星座，覆盖所有相关频段，并模拟各种适用的移动性条件。
• 符合标准的协议、射频和应用测试：芯片组和 TCU 需要根据 3GPP NTN 规范（包括 NB-NTN 和 NR-NTN）进行测试，以验证协议行为、射频性能和应用层操作是否正常。这不仅确保满足监管要求，也保证与其他设备的兼容性。
• 高级信道仿真：为了确保车辆在道路上可靠运行，必须在实验室中复现路径损耗、衰落、遮蔽、大气效应和多普勒频移，从而模拟真实的 NTN 信道条件。
• 时序与频率同步验证：在 GEO 系统的延迟条件和 NGEO 系统的多普勒频移条件下，准确验证时序行为对于确保 NTN 通信系统的可靠运行至关重要。
• 真实 GNSS 信号仿真：由于 GNSS 在 NTN 定位、时序和移动性流程中有着核心作用，除了 NTN 信号之外，测试环境还需要仿真各种 GNSS 卫星。
• 天线和波束赋形验证：无论是无源还是有源汽车电子天线，都需要在 OTA 实验室和暗室中进行测试，以验证不同仰角和卫星轨迹下的波束调向、增益、性能和稳健性。
• 基于 NTN 服务的整车级验证：通过 NTN 提供的端到端服务（如 eCall），必须在整合的车辆环境中进行测试，以确保在真实 NTN 条件下能够可靠运行。

NTN 实现对比

我们的汽车电子 NTN 测试解决方案

• 多轨道特性，覆盖 LEO、MEO、GEO 和 GSO，支持轨道间与轨道内切换
• 支持所有 NTN 频段
• 动态多普勒频移仿真，覆盖上行链路和下行链路信号
• 可变传播延迟和往返时间 (RTT) 仿真，能够评估定时超前、HARQ 重传过程和整体延迟的影响
• NTN 特定的衰落分布，考虑大气衰减、雨衰以及大气/地面综合性衰落等因素的影响
• 灵活的 GNSS 信号仿真，覆盖所有全球标准
• 完整的有源和无源天线表征解决方案，包括远场变换
• 快速高效的 TCU 生产测试解决方案
• 根据相应的 3GPP 规范对 TCU 进行一致性测试
• 整车 OTA 测试，确保端到端运行、共存性和抗干扰能力