TDSCDMA终端RRM一致性测试多径环境场景测试例及其实现Word格式文档下载.docx
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1.1.1电波传播环境1
1.1.2反射与多径信号2
1.1.3多径衰落的基本特性3
1.1.4抗衰落技术4
1.2TD-SCDMA系统概述4
1.2.1TD-SCDMA系统结构5
1.2.2TD-SCDMA无线资源管理概述6
1.3本章总结7
第二章终端一致性测试8
2.1一致性测试8
2.1.1协议测试8
2.1.2协议一致性测试9
2.2TD-SCDMA终端一致性测试11
2.2.1终端一致性测试方法11
2.2.2TD-SCDMA终端RRM一致性测试框架12
2.3本章小结13
第三章协议测试语言TTCN14
3.1TTCN概念14
3.2TTCN结构14
3.3TTCNTestSuite15
3.3.1TestSuite组成15
3.3.2TTCNSuite的构造与运行17
3.3.3测试例的构造18
3.4本章小结18
第四章TD-SCDMA终端多径环境场景测试例的实现19
4.1协议规定19
4.2信道仿真器SR550019
4.2.1SR5500概述19
4.2.2多径环境场景测试例中SR5500的使用20
4.3单小区多径衰落信道测量精度（Case1/Case3）21
4.3.1测试例行业标准21
4.3.2测试例的设计与实现22
4.4TDGSM双模单待机终端多径环境下的绝对测量精度25
4.4.1测试例行业标准25
4.4.2测试例的设计与实现27
4.5本章小结29
第五章总结和展望30
参考文献32
致谢33
附录34
第一章绪论
1.1多径衰落
移动通信的首要问题就是研究电波的传播特性，掌握移动通信电波传播特性对移动通信无线传输技术的研究、开发和移动通信的系统设计具有十分重要的意义。
移动通信的信道是指基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。
从某种意义上来说，对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。
移动信道的基本特性就是衰落特性。
移动信道是一种时变信道。
无线电波通过这种信道，在这种传播环境下所表现出的衰落一般表现为：
随信号传播距离变化而导致的传播损耗和弥散；
由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮掩所引起的衰落，一般称为阴影衰落；
无线电波在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射，使得其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播所引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落，即所谓的多径衰落。
1.1.1电波传播环境
图1-1描述了一种典型的信号传播环境。
图1-1一种典型的信号传播环境
总体来说，电波传播环境包括地貌、人工建筑、气候特征、电磁干扰情况、通信体移动速度情况和使用的频段等。
无线电波在此环境下传播表现出了几种主要传播方式：
直射、反射、绕射和散射以及它们的合成。
在移动通信系统中影响传播的3种最基本的机制为反射、绕射和散射。
反射发生于地球表面、建筑物和墙壁表面，当电磁波遇到比其波长大得多的物体时就会发生反射。
反射是多径衰落的主要原因。
当接收机和发射机之间的无线路径被尖利的边缘挡住时会发生绕射。
由阻挡表面产生的二次波分布于整个空间，甚至绕射于阻挡体的背面。
另外，当发射机和接收机之间不存在视距路径时，围绕阻挡体也产生波的弯曲。
散射波则产生于粗糙表面、小物体或其他不规则物体。
在实际的移动通信系统中，树叶、街道标志和灯柱等都会发生散射。
1.1.2反射与多径信号
电磁波的反射发生在不同物体的界面上，这些反射界面可能是规则的，也可能是不规则的；
可能是平滑的，也可能是粗糙的。
为了简化，考虑反射表面是平滑的，即所谓理想介质表面。
如果电磁波传输到理想介质表面，则能量都将反射回来。
图1-2示出了平滑表面的反射。
图12平滑表面的反射
移动传播环境是复杂的，实际上由于众多反射波的存在，在接收机端是大量多径信号的叠加。
为了使问题简化，首先考虑简单的两径传播情况，然后再研究多径的问题。
图1-3表示有一条直射波和一条反射波路径的两径传播模型。
A
d
B
C
图13两径传播模型
图中A表示发射天线，B表示接收天线，AB表示直射波路径，ACB表示反射波路径。
在接收天线B处的接收信号功率表示为：
式（1-1）
式中，在绝对值号内，第一项代表直射波，第二项代表地面反射波，第三项代表地表面波，省略号代表感应场和地面二次效应。
在大多数场合，地表面波的影响可以忽略，则式1-1可以化简为
式（1-2）
式中，
和
为接收功率和发射功率；
和
为基站和移动台的天线增益；
R为地面反射系数；
d为收发天线距离；
为波长；
为两条路径的相位差。
式（1-3）
式（1-4）
考虑N个路径时，公式1-2可以推广为：
式（1-5）
当多径数目很大时，已经无法用式1-5准确计算出接收信号的功率，必须用统计的方法计算接收信号的功率。
[1]
1.1.3多径衰落的基本特性
移动无线信道的主要特征是多径传播。
多径传播是由于无线传播环境的影响，在电波的传播路径上产生了反射、绕射和散射，这样当电波传输到移动台的天线时，信号不是单一路径来的，而是许多路径来的多个信号的叠加。
因为电波通过各个路径的距离不同，所以各个路径电波到达接收机的时间不同，相位也就不同。
不同相位的多个信号在接收端叠加，有时是同相叠加而加强，有时是反向叠加而减弱。
这样接收信号的幅度将急剧变化，即产生了多径衰落。
多径衰落将严重影响信号的传输质量，所以研究多径衰落对移动通信传输技术的选择和数字接收机的设计尤为重要。
多径衰落的基本特性表现在信号幅度的衰落和时延扩展。
从空间角度考虑多径衰落时，接收信号的幅度将随着移动台移动距离的变动而衰落，其中本地反射物所引起的多径效应表现为较快的幅度变化，而其局部均值是随距离增加而起伏的，反映了地形变化所引起的衰落以及空间扩散损耗。
从时间的角度考虑，由于信号的传播路径不同，所以到达接收端的时间也就不同，当基站发出一个脉冲信号时，接收信号不仅包含该脉冲，还将包括此脉冲的各个延时信号，这种由于多径效应引起的接收信号中脉冲的宽度扩展现象称为时延扩展。
一般来说，模拟移动通信系统主要考虑多径效应引起的接收信号的幅度变化；
数字移动通信系统主要考虑多径效应引起的脉冲信号的时延扩展。
1.1.4抗衰落技术
分集接收是一种有效的抗衰落措施，其原理是利用两个以上信号传送同一信息，并且这些不同信号的衰落相互独立。
以适当的方式将这些信号合并起来加以利用，解出信息。
在TD-SCDMA系统中，为对抗多径衰落所采用的技术有多用户检测、智能天线、联合检测等，其中的智能天线技术只能检测时延不超过一个码片宽度的多径干扰。
[2]
1.2TD-SCDMA系统概述
第三代移动通信系统即IMT-2000，按其设计思想，是有能力解决第一、第二代移动通信系统主要弊端的先进的移动通信系统。
它的一个突出特点就是使个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点，与任何人、用任意方式高质量地实现任何信息的移动通信与传输。
第三代移动通信十分重视个人在通信系统中的自主因素，突出了个人在通信系统中的主导地位，所以又称为未来个人通信系统。
IMT-2000包括了五个大的标准体系，其中又以TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三个标准最有优势。
TD-SCDMA（时分同步码分多址）系统是TDMA和CDMA两种基本传输模式的灵活结合，是由中国无线通信标准化组织（CWTS）提出并得到ITU通过的3G无线通信标准。
在3GPP内部，它也被称为低码片速率TDD工作方式（相对于3.84MHz的UTRATDD）。
系统的空中接口参数如表1-1所示。
表1-1TD-SCDMA空中接口参数
空中接口规范参数
参数内容
复用方式
TDD
基本带宽
1.6MHz
每载波时隙数
10（其中7个时隙被用作业务时隙）
码片速率
1.28MHz
无线帧长
10ms（每个10ms的无线帧被分为2个5ms的子帧）
信道编码
卷积编码、Turbo码等
数据调制
QPSK和BPSK（高速率）
扩频方式
QPSK
功率控制
开环+闭环功率控制，控制步长1dB、2dB或3dB
功率控制速率
200次/s
智能天线
在基站端由8个天线组成天线阵
基站间同步关系
同步
多用户检测
使用
业务特性
对称和非对称
支持的核心网
GSM-MAP
TD-SCDMA系统特点适合于在城市人口密集区提供高密度大容量话音、数据和多媒体业务。
系统可以单独运营，以满足ETSI/UMTS和ITU/IMT-2000的要求，也可与其它无线接入技术配合使用，具有频谱利用率高、支持多种通信接口、频谱灵活性强、系统性能稳定、与传统系统兼容性好、系统设备成本低、支持与传统系统间的切换功能等优点。
[3]
1.2.1TD-SCDMA系统结构
TD-SCDMA系统主要由核心网（CN），UTRAN和用户设备（UE）构成，其结构如图1-4所示：
图14TD-SCDMA系统结构
核心网（CN）包括支持网络特征和通信服务的物理实体，提供用户位置信息管理、网络特征、服务控制、信令和用户信息的交换传输机制等功能。
UTRAN由若干个通过Iu接口连接到CN的无线网络子系统（RNS，RadioNetworkSubsystem）组成。
一个RNS包含一个RNC和一个或多个NodeB，而NodeB通过Iub接口与RNC相连。
RNC之间通过Iur接口进行信息交互。
Iur接口可以是逻辑连接也可以是实际的物理链路。
UE通过Uu接口与NodeB通信，进而连接到网络。
Uu接口是系统中最复杂最重要的接口。
1.2.2TD-SCDMA无线资源管理概述
无线资源管理（RRM）是指对移动通信系统的空中接口资源的规划和调度，涉及到一系列与无线资源分配有关的内容。
TD-SCDMA系统的无线资源包括频率、时隙、码字、功率和空间角度等。
无线资源管理主要是监测系统中所有无线资源的使用情况，并根据业务需求、信令需求以及各种测量报告，进行无线资源的调整，并且能够通过一些算法对系统的性能和质量进行优化和控制。
无线资源管理的目标是在有限无线资源的条件下，灵活分配和动态调整系统的可用资源，最大限度地提高无线频谱利用率，防止网络阻塞和保持尽可能小的信令负荷，同时又为网络内无线用户终端提供业务服务质量（QoS）保证。
TD-SCDMA无线资源管理的主要功能有：
计算功能、控制功能和资源配置功能。
它的组成结构包括：
算法模块、决策模块、资源分配模块、无线资源数据库和对外接口模块。
其中起决定作用的是算法模块。
算法模块包括功率控制（PC）模块、切换控制模块（HC）、接入控制（AC）模块、负载控制（LC）模块、动态信道分配（DCA）模块、资源管理（RM）模块、分组调度（PS）模块、无线链路检测（RLS）模块、小区选择（CS）模块以及无线承载控制（RBC）模块等。
无线资源管理虽然定位在网络层，但所有算法的设计都是基于物理层技术的，并分散于UE、NodeB和RNC中，任何算法的执行都是三者相互协调、相互作用的结果。
一般来说，在TD-SCDMA系统中，位于RNC中的算法主要有：
PC、HC、AC、LC、PS（基于非HS-DSCH）、RM、CS和RLS；
位于NodeB中的算法主要有：
LC、PS（基于HS-DSCH）、HC（同基站不同扇区间切换）和PC；
位于UE终端中需要执行的算法主要有PC，大多数RRM算法的测量都基于UE进行，例如空闲模式下小区选择以及重选的测量、切换测量、功率测量、DCA测量等[4]。
在TD-SCDMA终端RRM一致性测试中，根据协议规定，系统模拟不同的无线环境，并模拟RNC和NodeB的相应RRM过程，以检测TD-SCDMA终端是否可以进行符合协议规定的反应，完成相应的RRM过程，从而完成对TD-SCDMA终端的功率控制、物理层测量以及根据网络侧指标完成相应过程的能力的测试。
TD-SCDMA终端RRM一致性测试所完成的不仅仅是功能测试，还是性能测试，不仅要求终端能在某种无线环境下进行相应的反应，还需要满足一定的延迟时间以及精度要求，符合TD-SCDMA终端RRM一致性测试协议的相应规定。
1.3本章总结
本章首先引入了移动通信系统中对通信质量有重要影响的一个现象——多径衰落的概念，并分析了其成因、特性及通信系统中为对抗多径衰落所采用的技术；
接着对TD-SCDMA系统及其无线资源管理（RRM）进行了概述，介绍了TD-SCDMA系统结构、TD-SCDMA无线资源管理的目标、功能等。
第二章终端一致性测试
所谓一致性测试就是验证设备实现与相应协议标准之间的一致性，检验不同的待测设备是否能够满足一个统一的要求，从而在相同的外部条件下进行相同的动作，并且输出相同的结果。
终端一致性测试始于GSM。
在GSM推出之际，为保证GSM终端的质量，对各制造厂家生产的GSM终端设备及其附件实行了全面型号认证（FTA）制度，由第三方测试机构对各制造厂商生产的移动终端进行一致性测试。
随后的WCDMA和TD-SCDMA也都采用了类似的认证制度，制定了终端的一致性测试规范，并决定统一采用TTCN语言编写一致性测试例。
关于TTCN的内容将在第三章介绍。
2.1一致性测试
实质上，一致性测试就是利用一组特定的测试例，在一定的网络环境下，对待测设备进行黑箱测试，通过比较实际输出与预期输出的异同，判定待测设备在多大程度上能与标准描述相符，并借此来保证通过一致性测试的设备在不同网络中的表现一致。
同一类待测设备只有在通过了一致性测试后，才能保证在变化的环境中始终都做出同样的处理，从而有效保证在同一个网络内的其他实体不会发生由此带来的异常处理，确保了所有设备在公共部分实现的一致。
2.1.1协议测试
研究协议测试的一个重要原因是一个标准的协议定义并不能确保各个厂商的具体协议之间能够成功地进行通信。
协议标准一般是通用语言描述的，不同的厂商可能会有不同的理解，从而造成协议实现上的差别，甚至可能是错误的实现，因而需要有一种有效的方法来对协议的实现进行正确和有效的判别，这就是“协议测试”。
协议测试从软件测试的基础上发展而来，一般可分为结构测试和功能测试。
结构测试又称为“白盒测试”，它基于一个软件的内部结构进行的测试，其目的是通过执行每条语句、遍历程序的各个分支来检查整个程序代码的正确性。
与此相反，功能测试只是依据软件的说明对从外部可以观察到的软件功能进行测试，所以也称之为“黑盒测试”，即被测系统被看作一个整体（黑盒），仅仅通过观察外部行为来确定软件的功能实现，而不涉及程序的内部结构。
功能测试的目的是根据软件的说明确定软件实现是否达到了要求，因此预先要有一个简洁明确的软件功能说明。
协议测试属于功能测试，即黑盒测试。
协议测试有以下三种类型：
1）一致性测试（ConformanceTesting）：
一致性测试是依据协议的文本描述对协议的某个实现进行测试，检测协议实现是否符合协议标准；
2）互操作性测试（InteroperabilityTesting）：
检测同一协议的不同实现版本之间互通能力和互连操作能力；
3）性能测试（PerformanceTesting）：
检测协议实现系统的性能指标（如数据传输率、连接时间、执行速度和吞吐量等）。
2.1.2协议一致性测试
通信协议是为通信系统之间交换信息而建立的规则、标准或约定。
通信协议允许人们不依赖于特定厂家的硬件来指定或理解数据通信，是通信系统的灵魂。
只有遵守协议，通信系统之间才能互相理解，实现自由可靠的通信。
协议一致性测试的目的就是验证协议的实现和相应的协议标准之间的一致性。
协议一致性测试标准包括三个部分：
抽象测试集（ATS）、协议实现一致性说明（PICS）和协议实施附加信息（PIXIT）。
ATS是用来描述过程的文本，提供测试项的规范；
PICS用来说明实施的要求、能力及可选项实施的情况；
PIXIT用来提供测试时必须标明的协议参数。
可执行测试集（ETS）在以上3个部分基础上生成。
协议一致性测试的主要步骤如下：
1）根据协议规范，研究协议规范的每个特性，为每个特性编写测试目的；
确定测试目的的目标是验证在产品中是否正确实现了规范中所描述的特性，应根据协议规范来确定测试目的，以覆盖IUT的所有特性。
2）把每个测试目的转化为抽象测试用例（ATC）。
每个ATC都详细地描述向IUT发送什么消息，期望从IUT中接收什么消息，为了通过测试IUT必须完成什么动作，以及在怎样的情况下IUT未通过测试等。
覆盖协议规范所有特性的多个ATC集合就构成了该协议规范的ATS。
3）生成PICS/PIXIT。
一般来说，整个测试集不可能应用于所有的IUT，必须执行一个测试选择程序来决定一个测试项对某一特殊IUT的可应用性。
这种选择程序应该以协议一致性说明（ProtocolImplementationConformanceStatement，PICS）和协议实现附加测试信息（ProtocolImplementationeXtraInformationforTesting,PIXIT）为依据。
在设计PICS/PIXIT时，应根据ATS中的规定，确定哪些参数包含在PICS和PIXIT中，然后给这些参量赋一个相应的值，并能够根据IUT的不同属性来修改内容。
4）确定测试方法，针对不同的IUT（被测实体），用户应采用不同的测试方法。
5）根据PICS/PIXIT的测试目的约定测试用例，生成ETS（ExecutableTestSuite）。
6）使用生成的ETS测试IUT。
ETS使用户能够从整个测试集中选择一个或多
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