不止於導航：5G/6G時代下通訊與PNT融合的測試技術與未來展望

無線通訊技術的演進正推動著一場深刻的範式轉移——從提供單純的數據傳輸管道，到賦予網路本身感知物理世界、提供高精度定位、導航與授時（PNT）服務的能力；5G Advanced的持續增強以及對未來6G的積極探索，都將通訊與PNT的深度融合視為核心發展方向。這不僅代表著PNT服務的泛在化，能夠延伸至傳統GNSS訊號難以覆蓋的室內、地下等複雜環境，更預示著一系列由時空資訊驅動的革命性應用的誕生，例如：公分級精度的工業物聯網（IIoT）、沉浸式擴增/虛擬實境（AR/VR）體驗、超可靠低延遲的車聯網（V2X）、以及智慧城市中的精細化管理與服務。

然而，這種融合也帶來了前所未有的技術複雜性，如何在動態、多變且充滿挑戰的真實環境中，確保這些新型融合PNT系統的精度、可用性、可靠性、連續性與完整性，成為擺在研發與測試領域面前的重大課題；這不僅需要對5G/6G通訊協定本身承載PNT資訊的能力進行驗證，更要考量其與GNSS、慣性導航（INS）等多源PNT技術的協同工作效能。本文將深入剖析5G/6G時代下通訊與PNT融合的技術藍圖、核心挑戰，並重點探討相應的全面測試策略與前瞻技術應用，以及如XPLORA系列GNSS模擬器、ACE Client進階通道模擬器、GNSS導航干擾模擬系統和RP-6500寬頻記錄回放系統等先進測試設備在其中的關鍵作用。

5G/6G時代通訊與PNT融合的技術藍圖與核心挑戰

5G Advanced與6G PNT的技術途徑：從網路輔助到網路內生

PNT能力的賦予，在5G Advanced及未來6G網路中，將透過多種技術途徑實現，並與GNSS等外部PNT源形成互補或增強關係：

• 5G Advanced定位技術的精進：
  3GPP標準從Rel-16開始引入了對NR定位的支援，並在Rel-17、Rel-18中持續增強，這些技術包括：
  • 基於現有訊號的定位方法：
    如下行鏈路到達時間差（DL-TDOA）、上行鏈路到達時間差（UL-TDOA）、多點往返時間（Multi-RTT）、到達角/離開角（AoA/AoD）等。
  • 專用定位參考訊號（PRS）：
    為提高測距精度和多點可觀測性而設計。
  • 載波相位定位：
    類似GNSS RTK，利用載波相位觀測值實現更高精度。
  • 網路與GNSS的緊密輔助/融合：
    網路可以向終端提供精確的輔助數據（如參考位置、網路時間、GNSS輔助數據），或直接參與混合定位解算。
• 6G PNT的前瞻概念與使能技術：
  6G網路被期望實現「通感一體化」，PNT將成為網路的內生能力：
  • 整合式感測與通訊（ISAC/JCAS）：
    利用通訊訊號同時進行高精度測距、測速、測角、成像與環境感知，從而提供PNT服務。
  • 超大頻寬與新頻段（如毫米波、太赫茲）的應用：
    更高的頻寬和載頻有潛力帶來更高的測距精度和角解析度。
  • 人工智慧/機器學習（AI/ML）的深度賦能：
    用於波束賦形優化、通道估計、多路徑抑制、非視距（NLOS）識別、以及複雜PNT數據的智慧融合。
  • 可重構智慧表面（Reconfigurable Intelligent Surfaces, RIS）：
    透過智慧調控無線傳播環境，改善特定區域的PNT訊號覆蓋與品質。
• 網路時間同步的基石作用：
  高精度PNT服務（尤其是基於TDOA或RTT的）極度依賴網路節點間（如基站）以及網路與終端間的高精度時間同步。技術如IEEE 1588精密時間協定（PTP）及其在5G網路中的應用（如gPTP）至關重要。

融合PNT系統的架構與核心優勢

融合PNT系統的核心在於異構數據融合，即整合來自GNSS、行動網路（5G/6G）、IMU、Wi-Fi、藍牙、視覺等多種來源的觀測數據，透過先進的融合演算法（如：擴展卡爾曼濾波EKF、粒子濾波PF、圖優化SLAM等）輸出統一、高可信的PNT結果，其優勢體現在：

• 可用性與連續性的提升：
  在GNSS訊號不良或不可用時（如室內、都市峽谷），5G/6G網路定位或其他輔助技術能接續提供服務。
• 精度的改善：
  多源資訊的融合有助於抑制單一系統的誤差，在特定場景下可能達到優於單獨GNSS的精度。
• 啟動時間的縮短：
  網路提供的輔助數據可以加速GNSS的冷啟動或重捕獲。
• 韌性與穩健性的增強：
  對單點故障或特定類型干擾的抵抗能力更強。
• 潛在的低功耗與低成本優勢：
  在某些應用中，若能主要依賴網路PNT，可能降低對高階GNSS接收晶片的需求。

測試融合PNT系統的獨特且嚴峻的挑戰

驗證這些高度複雜的融合PNT系統，面臨著一系列前所未有的挑戰：

• 極端複雜的訊號環境模擬：
  需要在實驗室中同時模擬GNSS訊號（多星系、多頻率）、5G/6G通訊訊號（包括承載PNT的特定波形與協定）、其他潛在的無線訊號（Wi-Fi、藍牙）以及它們之間的同頻/鄰頻干擾與共存互擾。
• 高精度時空同步的嚴苛要求：
  所有模擬訊號源、待測設備（DUT）、以及可能的運動平台之間，必須實現極高精度的時間與空間同步，才能準確評估基於時間差或相位差的PNT技術。
• 真實且動態的通道建模與模擬：
  需要對GNSS和5G/6G PNT訊號在各種典型環境（都市、室內、高速移動等）下的傳播通道特性（包括路徑損耗、多路徑、都卜勒、角度擴展等）進行高傳真建模與即時模擬。
• 移動性、交遞與融合切換的無縫性驗證：
  測試DUT在不同基站覆蓋區域間移動時的PNT連續性、在GNSS與5G/6G PNT源之間切換時的平滑性與精度保持，以及在多種PNT技術同時可用時融合演算法的最優決策能力。
• 端到端PNT效能與使用者體驗（QoE）評估：
  不僅要測試物理層的PNT精度，還要評估從應用層面感知的定位延遲、更新率、功耗以及在特定應用（如AR導航、V2X告警）中的實際體驗。
• PNT資訊的安全性與完整性測試：
  評估融合PNT系統在面對針對GNSS或通訊鏈路的Jamming、Spoofing以及網路攻擊時的穩健性與完整性告警能力。

技術整理表：5G/6G通訊與PNT融合的關鍵測試域與驗證技術

5G/6G融合PNT的全面測試策略與前瞻技術應用

要駕馭通訊與PNT融合帶來的複雜性，並確保其在真實世界中的可靠應用，一套涵蓋從實驗室模擬到實場驗證，從底層訊號到上層應用的全面測試策略不可或缺。這不僅是對單一技術的考驗，更是對多技術、多場景、多層次協同運作能力的系統性驗證。

GNSS模擬在融合PNT測試中的核心支撐角色

儘管5G/6G網路將提供內生的PNT能力，但在可預見的未來，GNSS仍將作為一個重要的、廣泛存在的PNT參考源，或與網路PNT形成互補和增強。因此，高傳真GNSS訊號模擬在融合PNT測試中扮演著多重關鍵角色：

• 提供穩定、可控、可重複的GNSS基準環境：
  用於校準和驗證5G/6G網路PNT的絕對精度。
• 模擬GNSS訊號的可用性與品質變化：
  透過精確控制GNSS訊號的有/無、強/弱、以及特定誤差的注入（如使用XPLORA Pro/XPLORA One、CAST 1000可攜式雙頻GNSS模擬器、或CSAT-GNSS射頻訊號建模與模擬系統並結合SATGEN衛星軌道建模軟體），可以嚴苛測試融合PNT系統在GNSS訊號不良或中斷時，向5G/6G網路PNT或其他輔助PNT源切換的平滑性、可靠性與重擷取效能。
• 產生符合特定區域或特定應用的GNSS場景：
  例如，模擬特定城市上空的衛星星座、特定時間的電離層條件，或特定載具（車輛、無人機）的動態軌跡，以驗證融合PNT系統在特定應用情境下的表現。

一套完整的即時GNSS訊號模擬解決方案，例如基於XPLORA或CAST平台的系統，是5G/6G融合PNT測試中不可或缺的組成部分，用以提供精確的GNSS訊號環境。

如CSAT-GNSS等高階GNSS射頻訊號建模與模擬系統，能夠產生包含複雜誤差模型和動態場景的GNSS訊號，為融合PNT的演算法驗證提供基礎。

先進通道模擬：精準再現5G/6G與GNSS面臨的複雜傳播路徑挑戰

無論是GNSS訊號還是5G/6G的PNT承載訊號，其在真實環境中的傳播都會受到多路徑、衰落、遮蔽、都卜勒效應等複雜通道效應的影響；先進RF通道模擬器，如ACE Client進階通道模擬器或ACE9600（可搭配如DBM ACE Plugin for STK等專業場景建模工具），對於驗證融合PNT系統的穩健性至關重要：

• 同步模擬多個RF鏈路的通道特性：
  能夠為GNSS訊號鏈路和5G/6G PNT訊號鏈路（如果DUT有獨立天線）同時施加符合其各自頻段和傳播特點的通道模型。
• 高傳真再現典型PNT挑戰場景：
  如都市峽谷、室內、隧道等環境下的複雜多路徑和NLOS傳播，以及高速移動下的快速時變通道。
• 參數化與可重複的通道條件：
  允許對通道模型的各種參數（如延遲擴展、角度擴展、萊斯K因子、衰落深度等）進行精確控制和動態調整，實現可重複的極限條件測試。

干擾與安全測試：確保融合PNT系統在複雜電磁環境下的強韌性與可信度

融合PNT系統的安全性不僅取決於GNSS部分的抗干擾/抗欺騙能力，也取決於5G/6G通訊鏈路本身及其承載的PNT資訊的安全性。測試策略需要涵蓋：

• 針對GNSS部分的干擾與欺騙模擬：
  利用GNSS導航干擾模擬系統或NavTD-M23導航威脅偵測/模擬器，產生各種Jamming和Spoofing攻擊，評估DUT的GNSS部分失效時，融合系統能否有效依賴5G/6G PNT。
• 針對5G/6G通訊鏈路的干擾與網路攻擊模擬：
  這通常需要專業的通訊網路測試儀或SDR平台（如Averna AST-1000的SDR架構使其具備產生特定通訊干擾波形的潛力）來模擬針對通訊訊號的干擾、或針對PNT相關訊令/數據的網路層攻擊（如數據篡改、重放攻擊）。
• 協同攻擊場景測試：
  模擬同時針對GNSS和5G/6G鏈路的複合攻擊，考驗融合PNT系統的整體防護能力與故障轉移機制。

先進的干擾模擬系統（如CAST的解決方案）不僅能產生針對GNSS的威脅，其理念也可擴展至對融合PNT系統中其他無線通訊鏈路的安全測試。

實場數據記錄與分析：連接實驗室模擬與真實部署環境的關鍵橋樑

儘管實驗室模擬可以覆蓋大量測試案例，但真實世界的複雜電磁環境總有其獨特性，利用寬頻RF記錄與回放系統（如Averna RP-6500）和頻譜監測與干擾分析系統（如GIDAS系列），可以在目標部署區域：

• 捕捉真實的5G/6G PNT訊號、GNSS訊號以及背景中的各種射頻干擾，形成「數位化RF現實」。
• 分析真實環境中的頻譜佔用情況、干擾源特性、以及多種訊號間的實際互動。
• 將記錄的真實場景數據在實驗室高保真回放，用於驗證融合PNT系統在特定「疑難雜症」環境下的表現，或用於校準和優化實驗室的模擬模型。

Averna RP-6500 等寬頻記錄回放系統能夠捕捉包含5G/6G PNT潛力頻段及GNSS等多種訊號的真實RF環境，為融合PNT系統的驗證提供來自現實世界的挑戰。

整合測試平台與協同模擬（Co-simulation）的未來趨勢

鑑於融合PNT系統的複雜性，未來的測試趨勢必然走向高度整合的測試平台與協同模擬，這代表著需要將GNSS模擬器、5G/6G網路模擬器、通道模擬器、干擾模擬器、運動模擬平台（如Hexapod六軸平台，用於模擬DUT的物理運動並測試其GNSS/INS融合系統的動態響應）以及待測設備（DUT）緊密集成在一個硬體在環（HIL）或軟體在環（SIL）的測試環境中，實現多個模擬器之間的精確時間同步與數據交換，從而對融合PNT系統進行最全面、最逼真的端到端驗證。

擁抱PNT新大陸－以尖端測試技術駕馭5G/6G融合定位的未來

5G Advanced乃至未來6G網路與PNT技術的深度融合，正為我們開啟一個「萬物皆可精準感知」的新大陸。從智慧交通、工業自動化到個人化沉浸式體驗，其應用潛力不可限量。然而，要將這一美好願景化為現實，克服其在訊號模擬、通道再現、時間同步、多源融合、安全性與強韌性等方面的測試挑戰，是擺在所有研發者面前的必由之路。
本文所探討的全面測試策略，強調了以高傳真GNSS訊號模擬（如XPLORA系列、CAST 1000、CSAT-GNSS）為基礎，結合先進RF通道模擬（如ACE Client）、可控干擾與欺騙環境建構（如GNSS導航干擾模擬系統），以及真實世界RF數據的捕捉與分析（如RP-6500、GIDAS系列）的協同作戰；這些技術的有機整合，輔以對5G/6G通訊網路PNT特性的專用測試工具（通常來自通訊測試領域），才能為融合PNT系統的研發與驗證提供堅實的品質保障。

展望未來，隨著AI/ML技術在PNT融合演算法和測試案例生成中的應用深化，以及ISAC/JCAS等6G核心理念的逐步落地，融合PNT的測試將更加趨向智能化、場景化和端到端。對測試平台開放性、可擴展性和協同模擬能力的要求也將達到新的高度。

在這場技術革新的征途中，擁有前瞻視野和強大整合能力的合作夥伴將是成功的關鍵；奧創系統 (Ultrontek) 致力於為客戶提供應對5G/6G時代通訊與PNT融合測試挑戰的尖端解決方案；憑藉其在GNSS模擬、RF通道模擬、干擾模擬、寬頻記錄回放以及頻譜分析等領域的全面產品佈局（涵蓋XPLORA、CAST、ACE、RP-6500、GIDAS等系列產品及相應的SATGEN等軟體工具），並結合其在系統整合、客製化開發與專業諮詢服務方面的深厚實力，奧創系統能夠協助客戶構建高效、可靠且面向未來的融合PNT測試驗證平台。

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