（通信与信息系统专业论文）tdscdmagsm双模终端综合测试仪的主控设计与实现.pdf

北京邮电大学硕士研究生学位论文声明 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列 的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：递圭日期：趁l 竺：圣：里 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北 京邮电大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编 学位论文。 本人签名：拖三圭日期：垫f 翌：曼：壁 导师签名：嗍型 北京邮电大学硕士研究生学位论文 摘要 t d s c d m g s m 双模终端综合测试仪的主控设计与实现 摘要 2 0 0 9 年1 月7 日，工业和信息化部为国内运营商发放了3 g 牌照， 从此t d s c d m a 系统在我国正式进入商用阶段。为实现从g s m 到 t d s c d m a 的平滑过渡，国内外各终端制造商开始推出 t d s c d m g s m 双模终端，以满足用户需求，并适应用户使用习惯。 在这一过程中，双模终端综合测试仪表是必不可少的。 论文内容涉及以下几部分： 首先，说明现有t d s c d m a 终端综合测试仪功能及软件结构。 第二，详述软件功能需求。第三，说明软件设计方案与实现方法。最 后，总结全文并指出了今后的研究方向。 研究的目标是：在原有t d s c d m a 终端综合测试仪的基础上， 研究并开发t d s c d m g s m 双模终端综合测试仪。本文作者的主 要工作为：完成双模测试仪主控软件主框架、g s m 呼叫子模块、g s m 测试子模块以及切换模块的需求分析、软件设计与编码实现。 研究与开发的过程基于t d s c d m a 与g s m 系统结构、无线通 信一致性测试概念与原理，在w i n d o w s 平台下，利用v i s u a lc + + 6 0 开发环境进行软件设计。在需求分析阶段，采用面向功能的分析方法， 确定了软件各模块需完成的功能与各项功能需达到的指标。在软件设 计阶段，采用面向对象的设计方法，完成主控软件主框架以及g s m 部分子模块的设计，并以程序流程图、函数接口说明、类模块说明等 方式，详细阐述了软件设计方案。在编码实现阶段，以c + + 语言为工 具，实现了设计方案。课题完成后，经测试，t d s c d m a g s m 双模 终端综合测试仪的主控软件能够正常工作，各模块间通信良好，完全 符合各项功能指标。 关键词：t d s c d m ag s m 双模主控软件测试仪 北京邮电大学硕士研究生学位论文 d e s i g na n dl m p l i m e n to fm a i nc o n t r o l s o f m r ef o rt d s c d m g s md u a lm o d e t e r m i n a lt e s ts e t a b s 田r a c t i nj a n7 ，2 0 0 9 ，t h em i n i s t r yo fi n d u s t r ya n di n f o r m a t i o ni s s u e d3 g l i c e n s e st od o m e s t i cm o b i l eo p e r a t o r s s i n c et h e n 田d s c d m as y s t e m s e n t e r e dt h ec o m m e r c i a lp h a s eo f f i c i a l l yi nc h i n a i no r d e rt ot r a n s f e r f r o mg s mt ot d s c d m a s m o o t h l y , t e r m i n a lm a n u f a c t u r e r sf r o mb o t h d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lh a v eb e g u nt op r o d u c et d g s md u a l m o d e t e r m i n a l s ，i no r d e rt om e e tu s e r s n e e d sa n df i tt h e i rh a b i t s i nt h i sp r o c e s s ， t h ed e v e l o p m e n to fd u a l m o d et e r m i n a lt e s ts e ti se s s e n t i a l t h em a i nc o n t e n t so ft h et h e s i sa r ea sf o l l o w s ： f i r s t ，t og i v ea no v e r v i e wo ft h ee x i s t i n gt d s c d m at e r m i n a lt e s t s e t s e c o n d ，t oa n a l y z et h er e q u i r e m e n t st oi m p l e m e n tt h em a i nc o n t r o l s o f t w a r e t h i r d ，t od i s c u s si nd e t a i lt h ed e s i g ni d e a sa n di m p l e m e n t a t i o n m e t h o d s f i n a l l y , t om a k eas u m m a r yo ft h ew h o l et h e s i s ，a n dd e s c r i b e r e s e a r c hd i r e c t i o n si nt h ef u t u r e t h e o b j e c t o ft h et h e s i si st or e s e a r c ha n d d e v e l o p t d - s c d m a g s md u a l m o d et e r m i n a lt e s ts e tb a s e do nt h eo r i g i n a l 田d s c d m at e r m i n a lt e s ts e t t h em a i nt a s kc o m p l e t e db yt h ea u t h o ri s t oi m p l e m e n tm a i nf r a m eo fm a i nc o n t r o ls o f t w a r e ，g s mc a l l i n g s u b m o d u l e ，g s mm e a s u r e m e n ts u b m o d u l e ，a n ds w i t c h i n gs u b m o d u l e 。 i n c l u d i n gr e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，s o f t w a r ed e s i g na n dc o d i n gw o r k b a s e do nt h ek n o w l e d g eo ft d s c d m aa n dg s ms y s t e m s a n d c o n s i s t e n tt e s t t h e o r y , t h et a s k sw e r ei m p l e m e n t e du n d e rw i n d o w s p l a t f o r m ，u s i n gv i s u a lc + + 6 0i d e i nt h ep h a s eo fr e q u i r e m e n ta n a l y s i s ， t h ef u n c t i o n sn e e d e da n dt h ei n d e x e sw e r ed e t e r m i n e d u s i n g f u n c t i o n o r i e n t e dm e t h o d i nt h es o f t w a r ed e s i g np r o c e s s ，t h em a i nf l a m e 北京邮电大学硕士研究生学位论文 a n dg s ms u b m o d u l e so fm a i nc o n t r o ls o f t w a r ew e r ed e s i g n e du s i n g o b i e c t o r i e n t e dm e t h o d a n df l o wc h a r t s ，f u n c t i o nd e s c r i p t i o n s ，a sw e l la s c l a s sd e s c r i p t i o n sw e r eu s e dt oe x p l a i nt h ed e s i g np r o p o s a l i nt h el a s t ， t h ec o d i n gw o r kw a sc o m p l e t e dw i t hc + + t h em a i nc o n t r o ls o f t w a r eo f t h et d s c d m a g s md u a l m o d et e r m i n a lt e s ts e tw a sa t t e s t e dt ob e g o o dp e r f o r m a n c e ，a n df u l l yc o n s i s t e n tw i t ht h ef u n c t i o ni n d e x e s k e yw o r d s ：t d s c d m ag s md u a l m o d e m a i nc o n t r o ls o f t w a r e t e s ts e t 北京邮电大学硕士研究生学位论文目录 目录 第一章绪论1 1 1t d s c d m a 系统与g s m 系统概述1 1 1 1t d s c d m a 关键技术和优势2 1 1 2g s m 系统技术与性能4 1 1 3 移动通信系统由2 g 向3 g 的演进进程5 1 2 选题背景和意义。6 1 3 论文内容安捧。7 1 4 本章小结7 第二章t d s c d m a g s m 双模终端综合测试仪需求分析8 2 1 终端一致性测试概述8 2 2 现有t d 。s c d m a 终端综合测试仪功能概述1 0 2 2 1 软件总体功能1 0 2 2 2t ds c d m a 终端综合测试仪主控软件架构n 2 2 3 用户接口部分与t d 内核部分功能与实现1 2 2 3t d s c d m a g s m 双模终端综合测试仪主控软件需求分析1 4 2 3 1 主控软件软件功能分解1 4 2 3 2 主控软件主框架功能需求1 6 2 3 3g s m 呼叫控制主控需求。1 6 2 3 4g s m 测量项主控需求。1 8 2 3 5 模式切换部分功能需求1 9 2 4 本章小结1 9 第三章主控软件主框架设计与实现。2 0 3 1t d s c d m a 肥s m 双模终端综合测试仪主控软件总体架构。2 0 3 2 用户接【j 部分设计与实现2 1 3 2 1 用户接口功能设计2 2 3 2 2 初始化模块2 2 3 2 3 界面指令映射模块2 4 3 2 4 界面刷新模块2 5 3 2 5 修改参数配置模块2 5 3 2 6 子模块页面切换模块2 6 3 2 7 消息发送模块3 0 3 2 8 内部接口定义3 2 3 3 主控软件内核部分设计与实现3 4 3 3 1 初始化模块函数设计与实现3 5 3 3 2 命令解析模块函数设计与实现3 6 3 3 3 类结构及功能定义3 8 3 3 4 内核接口定义4 3 3 4 系统测试及结果4 4 3 4 1 测试步骤4 4 3 4 2 测试结果4 4 3 5 本章小结4 5 北京邮电大学硕士研究生学位论文目录 第四章g s m 功能及切换功能设计与实现4 6 4 1g s m 呼叫子模块设计与实现4 6 4 1 1g s m 呼叫子模块用户接口部分设计与实现4 7 4 1 2g s m 呼叫子模块内核部分设计与实现。5 1 4 1 3g s m 呼叫子模块类与函数说明。5 4 4 2g s m 测量项子模块设计5 6 4 2 1g s m 终端测试子模块用户接口部分设计与实现5 6 4 2 2g s m 终端测量项子模块内核部分设计与实现5 8 4 2 3g s m 终端测量项子模块类与函数说明。6 0 4 3t d s c d m a 模式与g s m 模式切换功能实现6 3 4 3 1 切换的内容6 3 4 3 2 切换流程6 3 4 3 3 切换的实现6 5 4 4 系统测试及结果6 6 4 4 1 测试步骤6 6 4 4 2 测试结论6 6 4 5 本章小结6 7 第五章总结与展望。6 8 5 1 论文总结6 8 5 2 前景展望6 8 参考文献7 0 致谢7 1 北京邮电大学 现代移动通信技术的发展始于本世纪2 0 年代，经历了专用移动网，公用移动网， 改进型移动电话系统( 1 m t s ) ，蜂窝状移动通信网和数字移动通信系统五个阶段。以 a m p s 和t a c s 为代表的第一代蜂窝移动通信网是模拟系统，模拟蜂窝网虽然取得了 很大成功，但也暴露了一些问题。例如，频谱利用率低，移动设备复杂，费用较贵， 业务种类受限制以及通话易被窃听等，最主要的问题是其容量已不能满足日益增长的 移动用户需求。到8 0 年代中期，欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网( g s m j ) 体系。 如今，g s m 系统成为我国最成熟和市场占有量最大的一种数字蜂窝系统。1 t ut g 8 1 早在1 9 8 5 年就提出了第三代移动通信系统的概念。第三代移动通信系统的目标是： 世界范围内设计上的高度一致性；与固定网络各种业务的相互兼容；高服务质量；全 球范围内使用的小终端；具有全球漫游能力；支持多媒体功能及广泛业务的终端。为 了实现上述目标，对第三代无线传输技术( r t r ) 提出了支持高速多媒体业务( 高速 移动环境：1 4 4 k b p s ，室外步行环境：3 8 4 k b p s ，室内环境：2 m b p s ) 、比现有系统有 更高的频谱效率等基本要求。2 0 0 0 年5 月，我国自主研发的t d s c d m a 标准被国际 电联批准为第三代移动通信国际标准。2 0 0 9 年1 月7 日，我国正式发放3 g 牌照，开 始大力发展包括t d s c d m a 在内的第三代移动通信网络。 1 1t d s c d m a 系统与g s m 系统概述 t d s c d m a ，英文全称为t i m ed i v i s i o n s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s ，即时分的同步码分多址技术，是中国电信行业百年来第一个完整的移动通 信技术标准，是可替代u t r a - - f d d 的方案，得到了中国通信标准化协会( 咖) 及3 g p p 国际组织的全面支持，是n u 正式发布的第三代移动通信空中接口技术规范 专一【l l ，- o 1 d s c d m a 集码分多址( c d m a ) 、时分多址( 1 1 ) m a ) 、频分多址( h ) m a ) 等技术优势于一体，采用智能天线、联合检测、接力切换、同步c d m a 、软件无线 电、低码片速率、多时隙、可变扩频系统、自适应功率调整等技术，具有系统容量大、 频谱利用率高、抗干扰能力强等优点的移动通信技术。 g s m 系统全称为全球移动通信系统( g l o b ms y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ) ， 俗称“全球通”，它依照欧洲通信标准化委员会( e t s i ) 帛t 定的g s m 规范研制而成，是 第二代移动通信技术( 2 g ) 。其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网 北京邮电大学硕士研究生学位论文绪论 络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球【2 l 。 本章主要介绍t d s c d m a 与g s m 两种无线通信系统的技术特点与优势，以及 发展演化情况。 1 1 1t d s c d m a 关键技术和优势 t d s c d m a 系统采用了智能天线、联合检测、同步c d m a 、软件无线电、动态 信道分配等关键技术，在技术上具有其他系统不能比拟的优势。下面分别介绍几种主 要的技术，及其在应用上所具有的优势。 1 时分双工( t i m ed i v i s i o nd u p l e x ) 以往的通信系统大多采用频分双工方式( f d d ) ，在t d s c d m a 系统中则采用时 分双工的方式进行数据的传输。 频分双工( f i ) d ) 是指：上下行链路使用各自的频段，它是一种传统的无线双工 通信方式，目前g s m 系统、c d m ai s 9 5 系统、w c d m a 系统等均应用f d d 方式进 行数据的传输。例如：w c d m a 采用f d d 方式，其上行使用1 9 2 0 1 9 8 0 m h z ，下行 使用2 1 1 0 - 2 1 7 0 m i - i z 。 时分双工( t d d ) 是指：上行和下行使用同一频段，在不同的时隙，传输的上下 行方向不同，需要根据时间进行传输方向的切换。目前采用t d d 方式的移动通信系 统有，t d s c d m a 系统、小灵通p h s 系统、大灵通s c d m a 系统等。例如：t d s c d m a 采用t d d 方式，其上下行共同使用2 0 1 0 - 2 0 2 5 m h z ，1 5 m h z 的带宽就可以在一个 地区组成蜂窝网，支持移动业务。 t i ) s c d m a 系统采用了t d d 的双工方式，秉承了t d d 技术的诸多优势1 3 】： ( 1 ) t d d 模式本身固有的特点突破了f d d 技术的很多限制，如上下行工作于 同一频段，不需要大段的连续对称频段等，这对频率资源日趋紧张的今天，尤为重要。 ( 2 ) t d d 适用于不对称的上下行数据传输速率，特别适用于i p 型的数据业务。 ( 3 ) t d d 上下行工作于同一频率，对称的电波传播特性使之便于使用诸如智能 天线等新技术，达到提高性能、降低成本的目的。 ( 4 ) t d d 系统的设备成本较低，将可能比f d d 系统低2 0 - - 5 0 。下面举例说 明可以降低t d d 系统设备成本的几个方面： 第一，采用t d d 技术，只需一个1 6 m h z 带宽，而f d d 为代表的c d m a 2 0 0 0 需 要1 2 5 2m h z 带宽，w c d m a 需要5 x 2 m h z 才能通信；其话音频谱利用率比 w c d m a 高达2 5 倍，数据频谱利用率甚至高达3 1 倍；无须成对频段，适合多运营 商环境。 第二，终端成本优势明显：t d d 不用双工器和大功率线性功放，可简化射频电 2 北京邮电大学硕士研究生学位论文绪论 路，使得系统设备和手机成本较低。例如：w c d m a 采用f d d ，其上行使用1 9 2 0 - 1 9 8 0 m h z ，下行使用2 1 1 0 2 1 7 0 m h z 。f d d 中，有必要将5 的射频频带用于隔离 发送和接收，以便使双工器不是很昂贵，同时提供足够的频带间隔。 第三，单基站成本，由于t d d 技术更便于采用了智能天线技术，用多个低功率 功放代替大功率功放，节省了大量的射频成本；上行同步技术、软件无线电技术都可 以达到降低设备成本的目的。 2 智能天线( s m a r t a n t e n n a ) 智能天线的技术核心是自适应天线波束赋形技术，它结合了自适应技术的优点， 利用天线阵列对波束的汇成和指向的控制，产生多个独立的波束，可以自适应地调整 其方向图以跟踪信号的变化，它能实现天线和传播环境与用户和基站之间的最佳匹 配。 智能天线是由多根天线阵元组成天线阵列，通过调节各阵元信号的加权幅度和相 位来改变阵列天线的方向图，从而抑制干扰，提高信干比。 t d s c d m a 系统采用了智能天线技术，其具有的优势包括【4 l ：可以提高基站接 收机的灵敏度，提高基站发射机的等效发射功率，降低系统的干扰，增加系统的容量， 改进小区的覆盖，降低系统的成本。 3 联合检测( j o i n td e t e c t i o n ) 联合检测是t d s c d m a 技术中革新的多用户检测方案，接收机综合考虑了接收 到的多址干扰m a i 和多径干扰i s i ，在作了充分的信道估计的前提下，一步之内将所 有用户的信号都分离开来，将有用信号提取出来，达到抗干扰的目的。 同传统接收机相比，联合检测可以抑制i s i ( 本用户多径带来的干扰) 与m a i ( 其 它用户带来的干扰) ，并抑制远近效应，降低功率控制要求。使得网络规划更为简单， 网络覆盖及用户接入的稳定性得到近一步提高。后续扩容也更加方便，并节约扩容成 本。 4 上行同步( u p l i n ks y n c h r o n i z a t i o n ) 上行同步是t d s c d m a 的关键技术之一，上行同步性能的好坏直接关系到整个 系统性能的好坏。所谓上行同步是指在同一小区中，来自同一时隙不同距离的用户终 端发送的上行信号能同步到达基站接收天线，即同一时隙不同用户的信号到达基站接 收天线时保持同步( 该同步是通过网络控制移动台动态调整发往基站的发射时间来完 成) 。t d s c d m a 系统能够实现上行同步，与系统的帧结构特性有密不可分的关系， 系统帧结构设计是实现上行同步的前提。 上行同步技术可以最大限度的克服用户之间的干扰( m a i ) ，改善系统的性能， 简化基站设计方案，降低无线基站成本。 5 动态信道分配( d y n a m i c a lc h a n n e la l l o c a t i o n ) 3 北京邮电大学硕士研究生学位论文绪论 在t d s c d m a 系统中的信道是频率、时隙、信道化码三者的组合。动态信道分 配就是在终端接入和链路持续期间，对信道进行动态地分配和调整，把资源合理、高 效地分配到各个小区、各个用户，使系统资源利用率最大化和提高链路质量。动态信 道分配技术主要研究的是频率、时隙、扩频码的分配方法，对t d 系统而言还可以利 用空间位置和角度信息协助进行资源的优化配置。 动态信道分配技术可以提高接入率，降低掉话率，降低干扰，提高系统容量。 6 接力切换( b a t o nh a n d o v e r ) 接力切换是t d s c d m a 移动通信系统的核心技术之一，是介于硬切换和软切换 之间的一种新的切换方法。接力切换使用上行预同步技术，在切换测量期间，提前获 取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换成功率、 降低切换掉话率的目的。在切换过程中，l i e 从源小区接收下行数据，向目标小区发 送上行数据，即上下行通信链路先后转移到目标小区。 接力切换是t d s c d m a 系统中的主要技术特点之一【5 1 ，它充分利用了同步网络 优势，在切换操作前使用预同步技术，使移动台在与原小区通信保持不变的情况下与 目标小区建立同步关系，使得在切换过程中大大减少因失步造成的丢包，这样在不损 失容量的前提下，极大的提升了通信质量。 相对于以往移动通信系统中硬切换或者软切换，它拥有前两种切换的优点，具有 软切换的高成功率和硬切换高信道利用率。 1 1 2g s m 系统技术与性能 g s m 系统由移动台m s ( m o b i l es t a t i o n ) 、基站子系统b s s ( b a s ts t a t i o n s u b s y s t e m ) 、网络子系统n s s ( n e t w o r ks u b s y s t e m ) 、操作维护子系统o s s ( o p e r a t i o n s u b s y s t e m ) 四个分系统组成，其中，b s s 包括基站( b t s ) 和基站控制器( b s c ) ， n s s 包括移动业务交换中心( m s c ) 、拜访位置寄存器( v l r ) 、归属位置寄存器( h l r ) 、 设备识别寄存器( e r a ) 、鉴权中心( a u c ) 【6 1 。四个分系统之间都有定义明确且详细的标 准化接口方案，保证任何厂商提供的g s m 系统设备可以互连。同时，g s m 系统与 各种公用通信网之间也都详细定义了标准接口规范，使g s m 系统可以与各种公用通 信网实现互连互通。g s m 系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放各种承 载业务、补充业务以及与i s d n 相关的各种业务。g s m 系统采用f d m a 佃m a 及 跳频的复用方式，频率重复利用率较高，同时它具有灵活方便的组网结构，可满足用 户的不同容量需求。g s m 系统具有较强的鉴权和加密功能，能确保用户和网络的安 全需求，系统抗干扰能力较强，通信质量较高。 g s m 系统工作频段分配为：g s m 9 0 0 m h z 频段为：8 9 0 - - 9 1 5 m h z ( 移动台发，基 4 北京邮电大学硕士研究生学位论文绪论 站收) ，9 3 5 - - - - 9 6 0 m h z ( 基站发，移动台收) ；d c s1 8 0 0 m h z 频段为：1 7 1 0 1 7 8 5 m h z ( 移 动台发，基站收) ，1 8 0 5 , - - , 1 8 8 0 m h z ( 基站发，移动台收) 。目前我国陆地蜂窝数字移动 通信网g s m 通信系统主要采用9 0 0 m h z 与1 8 0 0 m h z 频段。其中g s m 9 0 0 使用的频 段为：9 0 5 - - 9 1 5 m h z 上行频率，9 5 0 - 9 6 0 m h z 下行频率，频道号为7 6 1 2 4 ，共l o m 带宽。 g s m 是一种多业务系统，可以依照用户的需要为用户提供各种形式的通信。习 惯上，我们把话音业务与数据业务( 或称为非话音业务) 区别开来。话音业务中，信息 是话音，而数据业务传送包括电文、图像、传真及计算机文件等在内的其它信息。除 了这些传统业务，g s m 还提供一些非传统的业务，如短信息业务，它区别于目前固 定网络提供的各种业务，而更像无线寻呼业务。 通信网络提供的基本业务主要涉及传输媒介和建立呼叫的方式。补充业务则使用 户能够更好地接受基本业务或是简化电信的日常使用，为用户提供方便，如呼叫前转、 来电显示等。g s m 所提供的基本业务可分为承载业务和电信业务，这两种业务是独 立的通信业务，其差别在于用户接入点的不同。电信业务主要包括话音业务、数据业 务及短信息业务等。 1 1 3移动通信系统由2 g 向3 g 的演进进程 下图展示了移动通信系统从2 g 到3 g 的演进过程： 图1 - 12 g 向3 g 的演进过程 从g s m 业务系统向3 g 系统演变经历了g p r s 与e d g e 两种技术，g p r s 是一 种基于g s m 系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线i p 连接。具有实 时在线、按量计费、快捷登录、高速传输、自如切换的优点。g p r s 作为现有g s m 5 北京邮电大学硕士研究生学位论文绪论 网络向第三代移动通信过渡的过渡技术，在许多方面都具有显著的优势。e d g e 的含 义为“改进数据率g s m 服务”，它是一种基于g s m g p r s 网络的数据增强型移动通 信技术。e d g e 可以被视为一个提供高比特率、并且因此促进蜂窝移动系统向第三代 功能演进的、有效的通用无线接口技术。e d g e 提供了一个从g p r s 到第三代移动通 信的过渡性方案，从而使现有的网络运营商可以最大限度地利用现有的无线网络设 备，在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。由于g d g e 是一种介于现有的第二代移动网络与第三代移动网络之间的过渡技术，因此也有人称 它为“2 5 g 技术。 2 0 0 0 年，t d s c d m a 作为由中国提出、经n u 正式采纳、全球认可的3 g 标准 之一，标志着中国的电信技术水平发展到以自主创新带动产业发展的崭新阶段。 在t d s c d m a 的发展历程中，经产业界集体的不懈努力，中国企业已掌握了 t d - s c d m a 的主要知识产权，并形成了覆盖系统设备、网管、核心芯片、终端产品、 软件与应用服务、增值业务开拓、专用设备与测试仪表以及配套关键元器件在内的完 整产业链，2 0 0 7 年初，中国移动开始建设t d s c d m a 网络。到2 0 0 8 年2 月，试验 网建设任务全部完成，在北京等八城市累计投资约1 5 0 亿元，一年多时间完成的工程 建设量相当予以前十三年的建设总量。这是举世罕见的超常规发展速度。据最新统计， 截至2 0 0 8 年1 2 月3 日，累计开通t d s c d m a 基站达1 7 6 7 2 个，容量达到9 5 0 万户。 2 0 0 9 年1 月7 日，我国3 g 牌照正式发放，t d s c d m a 产业化进程正不断加速，进 入全面应用和商用的新阶段。 1 2 选题背景和意义 随着无线通信网从现在的2 g 和2 5 g 升级为3 g ，全球移动通信测试仪表的需求 逐年增加，而在移动通信仪表领域中，需求量最大，发展最快，竞争最激烈的是综合 测试仪。t d s c d m a 终端的综合测试仪表经自主研发后问世并投入应用，但随着市 场上t d s c d m a g s m 双模终端的大量涌现，原有单模仪表不再满足客户对测试性 能、效率与成本的需求。为保证双模终端的入网质量，使其得以批量生产，并在激烈 的市场角逐中保持竞争力，在现有单模仪表基础上，开发双模终端综合测试仪具有重 要的意义。 主控软件是整个仪表系统的中心控制模块，软件在仪表控制器上运行。主控软件 实现对用户的测试数据显示和提供给用户对仪表的控制接口，是一个仪表系统的显示 和配置平台。对于系统内部而言，软件将通过接口对所有的硬件设备进行控制，使各 种硬件板问相互配合，完成需要的测试功能。t d s c d m g s m 双模终端测试仪的主 控软件的开发，对整个仪表开发意义重大。 6 北京邮电大学硕士研究生学位论文 绪论 1 3 论文内容安排 论文主要内容和章节安排如下： 第一章，回顾了移动通信系统发展的历史，概述了t d s c d m a 系统与g s m 系 统的主要技术、性能与优势，同时概述了移动通信系统由2 g 向3 g 发展的过程与前 景。提出了开发t d s c d 蝴s m 双模终端测试仪主控软件的背景与意义。 第二章，首先介绍了终端一致性测试的概念，之后概述了已实现的t d s c d m a 终端综合测试仪的功能与系统结构，并对各个功能模块进行简要说明，最后分析了 t d s c d m a g s m 双模终端综合测试仪的功能需求。 第三章，详细阐述了双模终端综合测试仪主控软件整体结构设计方案与具体实现 方法，并针对功能的实现进行单元测试，给出了测试结果。 第四章，详细阐述了双模终端综合测试仪g s m 部分呼叫控制模块，g s m 部分测 量项模块，以及t d s c d m a 与g s m 模式切换部分的实现方法，同样对其功能进行 了测试，并给出了测试结果。 第五章，总结本论文的主要内容，总结课题的研究收获，并指出了不足和有待改 进的地方。 1 4 本章小结 本章回顾了移动通信系统发展的历史，概述了t d s c d m a 系统与g s m 系统的 主要技术、性能与优势，同时概述了移动通信系统由2 g 向3 g 发展的过程与前景。 提出了开发t d s c d m a g s m 双模终端测试仪主控软件的背景与意义，在目前大力 发展移动通信系统的时代背景下，针对3 g 终端，以及双模终端的测试仪表的研发与 应用，将大大促进3 g 产业链的成熟与发展，极大的满足市场需要。最后，对论文主 要内容安排进行了概括。 7 北京邮电大学硕士研究生学位论文t d s c d m a g s m 双模终端综合测试仪需求分析 第二章t d s c d m a g s m 双模终端综合测试仪需求分析 t d s c d m g s m 双模终端综合测试仪作为产业链上的重要一环，广泛应用 于t d s c d m a 侮s m 双模终端芯片制造与终端设计、研发，终端认证、制造以 及维修等领域。本章将对t d s c d m a 舳s m 双模终端综测仪的功能需求进行分 析。为了使读者对终端综合测试仪的功能和用途有具体的了解，本章首先讨论 t d - s c d m a 与g s m 终端一致性测试所研究的内容；本课题所研究与设计的双 模终端测试仪，是在现有t d s c d m a 单模测试仪基础上开发的，因此本章还将 概述现有单模仪表的功能以及软硬件架构，以便更好的分析本课题需求；最后， 详细分析了双模终端测试仪主控软件各模块的功能需求。 2 1 终端一致性测试概述 一致性测试的概念为：验证设备实现与相应协议标准的一致性，检验设备是 否能够满足协议的统一要求，从而在相同的外部条件下，进行相同的动作并输出 相同的结果。 一致性测试与标准化密切相关。在系统设计阶段，为了在用户体验和制造成 本间取得最佳匹配，需要分析系统内各个组成部分在各种可能出现的情况下对已 有其它系统的干扰以及对系统内其它部分的干扰。通过场景分析、成本控制、系 统仿真等工作，标准化组织给出一整套规范用于规定系统各个组成部分的性能指 标。 在移动通信终端领域，一致性测试是在g s m 系统的发展过程中逐渐完善成 熟的，3 g p p 分析了g s m 系统终端可能处于的各种射频场景，通过仿真和实测， 并考虑到当时电子电路器件及工艺能够达到的水平，e t s i 为g s m 制订了一整套 完善的射频一致性测试规范【7 】。 对t d s c d m a 系统而言，3 g p p 协议中明确定义了在各种状态下终端和网 络的行为和反应，一致性测试即对终端的行为进行检测，判断其行为与性能是否 与协议规定的指标相符。通过了一致性测试的终端设备可以保证安全入网，既可 以达到无线通信的质量要求，又不会干扰其他终端的通信。 2 0 0 1 年4 月，t d s c d m a 标准的终端射频一致性测试规范定稿，同时给出 了针对测试流程和测试方法的规范。 t d s c d m a 终端射频一致性测试包括以下五个部分： t xr fp e r f o r m a n c e ( c l a u s e5 ) 8 北京邮电大学硕士研究生学位论文t d s c d m a g s m 双模终端综合测试仪需求分析 i l kr fp e r f o r m a n c e ( c l a u s e6 ) p e r f o r m a n c eu n d e rf a d i n gc o n d i t i o n s ( c l a u s e7 ) r r m ( r a d i or e s o u r c em a n a g e m e n t ) ( c l a u s e8 ) p e r f o r m a n c e r e q u i r e m e n t so fh s d p a ( c l a u s e9 ) 在3 g p pt s 3 4 1 2 2 中定义，t d s c d m a 部分包含7 9 个测试用例。其中，发 射机特性测试项目覆盖终端发射功率( 最大输出功率) 、频率稳定度、输出功率 动态范围、射频发射、发射互调特性、发送调制等6 个方面。输出功率动态范围 包括开环功率控制、闭环功率控制、最小输出功率、输出功率的失同步处理、发 射关功率、发射开关时间模板等6 个小项；射频发射包括信道占用带宽、频谱 发射模板、邻道泄漏抑制比、杂散发射等4 个小项，其中信道占用带宽属于带内 发射，其它属于带外发射；发送调制包括误差矢量幅度和峰值码域误差。 接收机特性测试项目覆盖了7 个指标内容，包括参考灵敏度电平、最大输入 电平、邻道选择性、阻塞特性、杂散响应、接收机互调特性和接收机杂散发射。 性能需求包括静态传播条件、多径衰落条件下的接收机特性，下行功率控制 和上行功率控制。 h s d p a 性能测试覆盖了固定参考信道下的h s d s c h 吞吐量测试、可变参 考信道下的h s d s c h 吞吐量测试、c q i 报告测试以及h s s c c h 检测性能测试。 本课题中涉及的t d s c d m g s m 双模终端综合测试仪，是进行终端射频 一致性测试的仪表。其中，t d s c d m a 部分共包含2 1 个终端测量项，分为三 个部分：发射机特性测试、接收机特性测试、无线性能指标测试；g s m 部分则 包含7 个测试用例。 9 北京邮电大学硕士研究生学位论文t d s c d m a g s m 双模终端综合测试仪需求分析 图2 13 g p pt s 3 4 1 2 2 规定的发射机和接收机射频一致性测试项目 2 2 现有t d s c d m a 终端综合测试仪功能概述 t d s c d m a 终端综合测试仪主要用于t d s c d m a 终端生产过程中的各种 指标测试。该产品构筑基于p x i