再現真實無線挑戰
鏈路模擬技術於無線電及5G裝置開發的應用
無線電與5G行動通訊在現代社會的樞紐地位與鏈路挑戰
無線通訊技術已滲透至現代社會的各個層面，從保障公共安全的應急通訊、維繫航空飛行的空中交通管制、實現全球覆蓋的衛星通訊，到支撐日常溝通的行動網路以及國防領域的戰術作業，各類無線電系統均扮演著不可或缺的角色；與此同時，第五代行動通訊技術 (5G) 的迅速發展，正以其前所未有的高速率、低延遲與大容量特性，驅動著從增強型行動寬頻 (eMBB)、超可靠低延遲通訊 (URLLC) 到大規模機器型通訊 (mMTC) 的多元化應用革新。
然而，無論是傳統的無線電系統還是先進的5G行動裝置，其賴以運作的無線通道本質上都充滿了複雜性與不確定性；訊號在空中傳播時，會受到諸如距離、障礙物、大氣條件、以及收發終端的相對運動等多種因素影響，導致傳播延遲、訊號衰減、頻率偏移、雜訊干擾以及多路徑傳播等現象；這些無線鏈路的減損會直接影響通訊的品質、可靠性與穩定性，對各種應用的效能構成嚴峻挑戰；因此，如何在產品開發階段即有效評估並克服這些挑戰，成為無線通訊領域工程師持續關注的焦點。
鏈路模擬：在實驗室環境中再現真實無線通道的關鍵
為確保無線電設備與5G行動裝置在實際部署後能夠在各種複雜環境下穩定可靠地運作，於產品設計、開發及驗證階段進行全面且逼真的測試至關重要。相較於耗時、昂貴且難以精確控制變數的實際場域測試，鏈路模擬 (Link Emulation) 技術提供了一種在實驗室控制環境下，高效率、高精度地再現真實世界無線通道特性的關鍵解決方案。
鏈路模擬的核心概念，是利用專業的測試儀器，模擬訊號在傳輸過程中可能遭遇的各種物理現象與減損效應，此技術的優勢包括：
- 加速開發週期：
工程師無需等待場測機會，即可在實驗室中快速迭代測試，及早發現並修正設計缺陷。 - 降低測試成本：
大幅減少了對實際場測資源、人力及時間的依賴。 - 提升測試可重複性與準確性：
能夠精確控制並再現特定的通道條件，便於問題定位與效能比較。 - 全面評估極端條件：
能夠模擬各種嚴苛或罕見的通道情境，驗證設備在邊緣條件下的強韌性。
針對各類無線電系統與5G行動裝置的特定鏈路模擬應用
dBm 專注於提供符合客戶當前及未來需求的特定應用解決方案。
通用無線電系統之鏈路模擬測試
無線電是各種應用的基礎通訊系統，包括公共安全、航空、衛星、行動網路和戰術作業，在所有使用情境中，諸如傳播延遲、都卜勒頻移、路徑損耗、大氣擾動和多路徑衰減 (Multipath Fading) 等挑戰，都會抑制有效的發射和接收操作；如 ACE9600 先進通道模擬器 這類設備，能夠透過產生時變延遲 (Time-Varying Delay)、衰減、載波都卜勒頻移、相移 (Phase Shift)、加成性高斯白雜訊 (AWGN)、多路徑衰減以及其他關鍵減損 (impairments)，實現準確而全面的無線電鏈路模擬。
透過模擬各種無線電鏈路效應，可以在實驗室階段即洞察設備在真實世界中的效能表現，這使得工程師能夠識別潛在故障，並進行有根據的調整以改進無線電設計，具體可模擬的關鍵減損及其意義包括：
- 時變延遲與衰減/路徑損耗：
模擬因通訊距離動態變化（例如移動中的飛行器或車輛）或環境遮蔽（如建築物、地形）所造成的訊號延遲與強度變化，對於評估系統的鏈路預算及同步能力至關重要。 - 載波都卜勒頻移：
尤其對於高速移動平台（如航空無線電、戰術車輛電台）或透過低軌衛星通訊的系統，都卜勒效應會導致載波頻率的顯著偏移，影響接收機的鎖定與解調，精確模擬此效應有助於驗證接收機的頻率捕獲範圍與追蹤能力。 - 相移 (Phase Shift)：
通道中的相位非線性或元件特性可能引入相位變化，影響採用相位調變技術的系統效能。 - 加成性高斯白雜訊 (AWGN)：
作為衡量通訊系統抵抗背景雜訊能力的基準，透過設定不同的訊噪比 (SNR)，可以評估接收機在不同雜訊水平下的靈敏度與誤碼率 (BER)。 - 多路徑衰減：
在多數無線環境中，訊號會經由不同路徑到達接收端，形成多路徑干涉，導致訊號強度快速起伏；模擬標準的瑞利 (Rayleigh)（適用於無直射路徑的散射環境）或萊斯 (Rician)（適用於存在顯著直射路徑的環境）衰減模型，有助於驗證系統在複雜傳播環境下的穩定性。 - 大氣擾動：
對於長距離或高頻段通訊（如衛星鏈路、航空鏈路），雨衰、電離層閃爍等大氣效應會對訊號產生顯著影響，模擬這些效應對於確保全天候通訊至關重要。
5G行動裝置之鏈路模擬測試
5G行動裝置是指能夠連接到5G行動網路的手機或無線設備，相較於前幾代技術，5G網路提供更快的速度、更低的延遲和更大的網路容量；然而，行動裝置與行動網路之間的通訊鏈路，經常遭遇各種挑戰，例如：訊號傳播延遲、都卜勒頻移、碼率偏移 (Chip Rate Shift)、路徑損耗和多路徑衰減，這些因素會影響5G訊號的傳輸、解碼、接收、強度、同步和保真度。
透過 ACE9600 先進通道模擬器 這類設備模擬這些減損 (impairments)，工程師可以優化5G行動裝置設計，使其在多樣化的操作環境中提供可靠的連接性與效能，針對5G行動裝置的關鍵考量包括：
- 訊號傳播延遲與路徑損耗：
5G應用（如URLLC）對延遲極為敏感，精確模擬不同距離和環境（如密集城區、室內、郊區）下的延遲與損耗特性，有助於驗證裝置是否滿足嚴苛的時序要求。 - 都卜勒頻移與碼率偏移：
5G裝置需支援高速移動場景（如高鐵、汽車），都卜勒效應及其引發的碼率偏移對波束成形、同步維持及解碼效能均構成挑戰，模擬這些效應可驗證裝置在高速移動下的切換 (Handover) 成功率與通訊品質。 - 多路徑衰減：
5G系統（尤其在中高頻段）更容易受到複雜多路徑環境（如城市峽谷、室內反射）的影響，模擬符合 3GPP 標準的通道模型（如 TDL、CDL 模型）有助於評估裝置在真實多路徑環境下的傳輸量、波束管理能力以及MIMO 效能。
藉由在實驗室中精準再現這些影響5G訊號傳輸品質、解碼正確性、接收靈敏度、訊號強度穩定性、網路同步能力以及整體訊號保真度的關鍵通道減損，開發者能夠在產品上市前充分驗證並調校其設計。
實現高動態與高保真度鏈路模擬
為了更逼真地模擬無線電與5G裝置在真實動態環境中的運作情境，先進的鏈路模擬解決方案通常整合了強大的軟硬體功能，例如，ACE9600 先進通道模擬器 可透過其配套的控制軟體進行精密編程：
- ACE Client 先進通道模擬器客戶端軟體：
提供圖形化介面，讓使用者能便捷地設定各種靜態與動態通道參數、載入標準或自訂通道模型、監控模擬過程並記錄測試資料。
- 若測試情境涉及與衛星的鏈路（例如衛星電話或5G NTN非地面網路相關應用），SatGen 衛星軌道模型產生軟體 可用於生成或導入衛星/飛行器的軌道資料，驅動模擬器即時調整如延遲、都卜勒頻移等參數。
- 對於極端複雜的任務場景，如戰術通訊或航空鏈路，dBm ACE Plugin for STK 允許將通道模擬器與 Systems Tool Kit (STK) 這類專業任務規劃與分析軟體整合，直接從STK的物理模型中獲取動態通道參數，實現高度真實的場景再現。
鏈路模擬技術 – 提升無線電與5G裝置設計、加速市場導入的催化劑
綜合來看，鏈路模擬技術為各類無線電系統與5G行動裝置的研發與驗證流程，帶來了革命性的提升。透過在實驗室環境中精確、可重複地再現真實世界中複雜多變的無線傳播條件與各種訊號減損，工程師能夠在產品開發的各個階段，進行深入的效能評估、問題診斷與設計優化。
對於傳統無線電應用而言，這意味著能夠開發出在嚴苛環境下（如公共安全、航空或戰術作業）依然保持高度可靠性的通訊設備。對於快速演進的5G技術而言，鏈路模擬則有助於確保行動裝置在多樣化的使用場景中，始終能提供使用者所期望的高速率、低延遲與穩定連接體驗。採用如 ACE9600 先進通道模擬器 所支援的這種前瞻性測試方法，不僅能夠大幅縮短產品上市時間、降低開發成本，更是確保最終產品品質與市場競爭力的關鍵，為實現更智能、更互聯的未來提供堅實的技術支撐。