中文引用格式： 吴梓溢，史士杰，魏龙超. 基于GNU Radio的APSK调制与卫星信道联合硬件验证[J]. 电子技术应用，2026，52(3)：14-18.
英文引用格式： Wu Ziyi，Shi Shijie，Wei Longchao. Reconfigurable APSK-satellite co-simulation with GNU Radio hardware validation[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(3)：14-18.
引言
提升频谱效率与信道建模精度是优化卫星通信系统性能的关键[1-3]。以DVB-S2/X为代表的卫星通信标准，采用16/32APSK等高阶调制技术，能在相同带宽下较正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）提升2~3倍频谱效率，能有效支撑高清视频、物联网数据回传等高吞吐量业务[1,4-5]。然而，高阶调制对信道衰落极为敏感，其在卫星通信系统的实际性能严重依赖高精度卫星信道模型[2,6]。
在卫星信道建模中，由LOO C提出的Loo模型[7]与由CORAZZA G E等人提出的Corazza模型[8]奠定了经典框架：前者适用于直视路径受阴影遮蔽、多径分量保持瑞利衰落的郊区或乡村环境；后者适用于直视与多径均受遮蔽的城市高遮挡场景，为后续研究奠定了重要基础[6,9-12]。
然而，现有研究仍存在三方面局限：
(1)模型与调制割裂：多数高阶调制研究基于理想高斯信道[13-14]，未能真实反映多径、多普勒等卫星信道特性对16/32APSK性能的影响，导致评估失真[2]。
(2)FPGA实现的工程瓶颈：基于FPGA的DVB-S2实现方案[14-18]开发周期长、调试复杂、灵活性差，难以支持信道条件与调制方式的动态切换。
(3)闭源系统的适应性缺陷：商用闭源系统（如DVB-S2/X调制器）缺乏可重构接口；而部分软件无线电研究采用的正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）调制，其高峰值平均功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR）易引发功放非线性失真，且抗衰落能力不如APSK的环形星座结构。
针对上述问题，本文提出基于开源软件定义无线电平台（GNU Radio）的动态可配置高阶调制-卫星信道联合仿真框架。本文通过采用GNU Radio的模块化架构与Python/C++脚本化接口，显著缩短开发周期，其核心贡献包括：
（1）完整实现DVB-S2/S2X高阶调制链路，支持16/32APSK的调制解调与标准化帧处理；
（2）深度集成Loo与Corazza信道模型，精准模拟多径时延、阴影衰落与多普勒频移；
（3）基于HackRF硬件平台完成全链路硬件在环验证，实现从基带到射频的端到端验证；
（4）基于GNU Radio Companion（GRC）图形化环境实现参数可重构设计，支持模块化扩展与动态调整。
该框架通过调制-信道的动态耦合与开源设计，突破了闭源系统与FPGA方案的固有限制，为6G天地一体化网络中频谱效率优化、功放非线性适应性及多场景验证提供了可修改的实验基准[1-2]。
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https://www.chinaaet.com/resource/share/2000006995
作者信息：
吴梓溢1，史士杰1，魏龙超2
（1.郑州大学 电气与信息工程学院，河南 郑州 450000；
2.中国电子科技集团第二十七研究所，河南 郑州 450000）
