IngeniArs 使用 NI 的 Data Link 將創新技術整合於衛星通訊

IngeniArs：衛星通訊技術創新 

義大利新創公司 IngeniArs 開發用於衛星通訊的高速率資料傳輸技術。他們開發 IP 核心與用於實作特定功能的 macro-cell，旨在於不同設計中重複使用，從而加速系統開發；這些模組是獨立的硬體區塊，應用於先進的衛星通訊和資料連結，能充分提高 FPGA 和 ASIC 整合的效率。這些核心是為符合特定標準而建構的整合式硬體零組件，類似於軟體驅動程式，不需要具備豐富的專業知識也能運用，有助於縮短開發時間。

IngeniArs 有豐富的太空應用 IP 核心產品組合：銜接不同機載裝置的資料連結，例如 Spacewire、SpaceFibre 和 WizardLink 等；支援內建 AI 演算法的創新 GPU@SAT 核心等資料處理功能；以及適用於衛星、地面衛星與衛星間連結的 RF 與光學衛星通訊技術。IngeniArs 與 NI 合作，使用 NI Data Link Test Framework - NI 模擬實際的衛星通訊情境，從而測試與驗證其衛星通訊 IP 核心。IngeniArs 之所以會與 NI 合作，原因在於他們需要精簡可靠的驗證平台，以利因應高頻寬用途，同時解決與業界其他大型企業競爭的問題。

對 IngeniArs 來說，衛星通訊效能可靠與否取決於高度複雜 IP 核心的驗證作業。對於 IP 核心供應商而言，尋找相容的軟硬體解決方案相當困難，衛星通訊需求複雜且嚴格要求提高資料傳輸率時更是如此。由於必須以高頻寬 RF 系統做為高效率訊號發射與接收的前端，因此難度倍增。IngeniArs 使用 NI 的 Data Link Test Framework 驗證衛星與地面站之間的通訊協定，這是他們努力達成的關鍵成就。NI 技術展現優異的功能、提供相當精簡的整合式解決方案，能因應 RF 前端與數位訊號處理等各項需求。資源有限的情況下，要尋找適合且能夠因應資料傳輸率與複雜度等各項需求的軟硬體解決方案相當困難。

NI 的 Data Link Test Framework

NI Data Link Test Framework -NI 提供一套完整的解決方案，能因應通訊衛星與遙測系統驗證的高效能需求。小型衛星星座規模不斷擴大，快速繞行軌道的衛星從數顆增加到數千顆，無論是衛星對衛星或是衛星對地面站資料連結，要保持連線順暢，複雜度大幅提升。NI 架構提供靈活的平台，結合 RF 尖端技術與可調整的 Software Defined Radio (SDR) 作業，能因應各類遙測、追蹤與控制 (TT&C) 需求，因此能克服這方面的問題。

NI PXI 向量訊號收發儀 (VST) 是這項解決方案的核心 RF 技術。VST 能獨立收發 TT&C 與衛星通訊資料連結訊號、執行調變準確度、發射功率等重要的訊號保真度量測作業，這類量測作業對於讓衛星通訊應用程式確實保持高度訊號完整性十分重要。VST 能夠進行快速精確的訊號處理，這是為了因應模組化且可擴充的通訊衛星系統需求，特別是針對搭載電子掃描陣列 (ESA) 天線的系統，因為這類天線不需機械移動就能動態調整波束。加入 PXI Express FlexRIO 協同處理器之後，還可以設定 VST 並應用於處理往返於開放式 FPGA 的全速串流，同時支援即時在線訊號處理與複雜的通道建模，進而充分將其轉換成 RF 通道模擬器，用於進行完整的系統層級驗證。

衛星通訊系統使用的 ESA 技術支援在單一視野中管理多顆衛星，而 NI 的 VST 經 FlexRIO 協同處理器增強功能，可以精確因應這類需求。VST 能模擬 RF 通道，可以驗證這些動態衛星星座中的整個系統，提供必要的自適應與重設功能，充分支援太空資料系統諮詢委員會 (CCSDS) 這類通訊協定。VST-FlexRIO 結構能模擬嚴苛的環境，力求讓所有零組件都能確實發揮實際部署時必須展現的效能。

針對數位系統測試，NI FlexRIO 模組能支援自訂設定，在驗證衛星酬載子系統時保持高保真度。FlexRIO 結合 FPGA 與序列或平行數位 I/O，能讓工程師匯入自訂的數位通訊協定並模擬數位介面，完全不需要使用客製硬體。這樣的靈活性可以讓衛星通訊工程師驗證資料連結與酬載子系統、因應精確 RF 訊號保真度與通訊協定驗證等各項需求，也同時能符合高速數位系統測試需求。

 整體而言，NI Data Link Test Framework 的模組化 PXI Express 平台能讓使用者自訂結構，從而因應具體的 I/O 效能需求。NI Data Link Test Framework 的特色在於採用現成可用的商用模組化硬體，結合靈活的軟體工具，打造出能靈活擴充的整合式系統。此外，這個架構還支援同步進行 RF 參數測試與即時硬體迴路功能。再者，這也是一套現成可用的架構，可以在 NI VST 與 NI FlexRIO 裝置之間全速進行資料傳輸。

整合 IP  

對 IngeniArs 而言，NI 的 Data Link Test Framework 絕對是完美的選擇。IngeniArs 成功將其專用衛星通訊 IP 整合於 NI 的架構中，運用 FlexRIO 進行進階訊號處理，並且運用 VST 進行 RF 管理。這個可調整的架構讓 IngeniArs 得以完美整合與分析 IP，同時能夠有效率地部署 IP 核心，應用於 CCSDS 131.2-B-1 發射與接收鏈，完全不需從零開始開發 RF 系統。

整合的重點在於將 IngeniArs 的 IP 嵌入於 NI FlexRIO-7903 數位處理器中，並且執行編碼與調變等重要功能。整合 IP 之後會產生位元檔，從而建立與實際 RF 硬體之間的所有必要連線，用於進行完整的 RF 訊號測試。這項功能讓 IngeniArs 得以專注於改進 IP 設計，同時能保持高速率資料傳輸與高訊號保真度，就錯綜複雜的通訊衛星用途而言，這一點非常重要。

NI 的 Data Link Test Framework 支援透過 IP 提供的介面 (例如 axi4Lite 或 axi4Stream) 即時設定 IP 參數，能進一步強化系統功能。其圖形化使用者介面相當簡單好操作，因此使用者能即時變更不同的參數，立即監控對於傳輸鏈造成的影響。舉例來說，可以修改套用於傳輸作業的特定調變與編碼 (MODCOD) 機制，並且監控對於訊號波形與星座圖的影響。NI 整合式硬體相當精簡，在驗證複雜的通訊衛星 (SATCOM) 設計時發揮相當重要的作用，讓 IngeniArs 得以迅速簡化部署作業。這樣的整合對 FPGA 開發人員而言是相當大的優勢，有助於直接與 NI 硬體和實際的 RF 訊號測試保持連線。

要點

NI 的端對端驗證解決方案能發揮必要的穩定性與效能，有助於因應衛星通訊方面的挑戰。NI 的 Data Link Test Framework 架構靈活有彈性，能讓 IP 整合流暢無礙，不需從零開發 RF 系統，也因此能讓衛星通訊應用團隊專心致力於調整各項設計，同時保證高速率資料傳輸與高訊號保真度，要追求進步發展，這是相當重要的一環。這樣的整合對 FPGA 開發人員而言是相當大的優勢，有助於直接與 NI 硬體保持連線，並且讓實際的 RF 訊號測試作業發揮更高的穩定性。

企業運用 NI 的開放式軟體定義平台能夠快速建立內部早期原型，同時能在實際部署作業中確實發揮必要的穩定性。而且，NI 致力於追求堅固耐用與穩定可靠，因此，企業想在競爭激烈的市場上掌握優勢，NI 平台就是最佳選擇。NI 的遙測與 Datalink Test Framework 具備進階驗證工具與靈活的架構，可協助衛星與遙測通訊領導者在瞬息萬變的技術環境中達到精確度、靈活性並取得成功。