（通信与信息系统专业论文）tdhsupa终端测试仪表maces实体的设计与实现.pdf

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：复牛名哲 日期： 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。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 本学位论文 本人签名： 导师签名： 本授权书。 日期： ，人，：、- 、- 、 l、，、 - ，、 。 j 、： 。 i h s u p a 测试功能的测试仪表必不可少。本项目就是在t d s c d m a 终端测试仪表中增加h s u p a 的测试功能。 本文的主要工作是通过对h s u p a 相关协议的研究，提出 t d h s u p a 新增的m a c e s 实体在测试仪表中的设计思路，并在原有 t d s c d m a 终端测试仪表协议栈部分实现m a c e s 的功能。 本文结构如下：第一章介绍课题研究的背景和意义以及论文的组 织形式；第二章分析了t d s c d m a 系统u u 接口的协议栈和 t d s c d m a 终端测试仪表协议栈的软件架构：在对第二章分析的基 础上，第三章对h s u p a 相关的协议进行了分析，给出了各个模块设 计的概要设计思路；第四章首先给出了t d s c d m a 终端测试仪表中 h s u p a 功能的软件整体架构，然后重点分析和研究了m a c e s 实体， 并给出详细设计思路；最后一章对本文工作进行了总结和展望，并对 后续工作提出建议。 关键词：h s u p at d s c d m am a c e s 实体终端测试仪表 i n d u s t r i a l i z a t i o no fh s u p a , a ni n s t r u m e n tf o rh s 嗍t e s t i n gi se s s e n t i a l t h i sp r o j e c ti st oa d dh s 眦t e s tf u n c t i o n sf o rt h et d s c d m at e r m i n a l t e s ti n s t r u m e n t s t h i st h e s i s sf o c u s e so ns t u d y i n gt h er e l e v a n tp r o t o c o lo fh s u p a , p r o p o s i n gt h ed e s i g ns c h e m e so fm a c - e s ，t h en e we n t i t yo ft d - h s u p a , i nt h et e s ti n s t r u m e n t ，a n dc a r r y i n go u tt h ef u n c t i o no fm a c e si nt h e p r o t o c o ls t a c ko ft d s c d m a t e r m i n a lt e s ti n s t r u m e n t s t h es t r u c t u r eo ft h i st h e s i si sa sf o l l o w s ：c h a p t e r1d e s c r i b e st h e b a c k g r o u n d a n d s i g n i f i c a n c e o ft h er e s e a r c ha n dt h e o r g a n i z a t i o n ； c h a p t e r2a n a l y z e st h ep r o t o c o ls t a c ko ft d s c d m au ui n t e r f a c ea n d t h es o f t w a r ea r c h i t e c t u r eo ft h ep r o t o c o ls t a c ko ft d s c d m at e r m i n a l t e s ti n s t r u m e n t s ；o nt h eb a s i so ft h ea n a l y s i si nc h a p t e r2 ，c h a p t e r3 a n a l y z e st h ep r o t o c o lr e l a t e dt oh s u p aa n dp r o p o s e sg e n e r a ld e s i g n i d e a so fe a c h m o d u l e ；c h a p t e r4f i r s t l yi n t r o d u c e s t h es o f t w a r e a r c h i t e c t u r eo fh s u p ai nt d s c d m at e r m i n a lt e s ti n s t r u m e n t sa n d t h e nf o c u s e so nt h ea n a l y s i sa n dr e s e a r c ho nt h em a c e se n t i t i e s ，a n d c o m e su pw i t ht h ed e t a i l e d d e s i g ni d e a s ；t h e l a s tc h a p t e rm a k e sa s u m m a r ya n de x p e c t a t i o na n dg i v e sa d v i c ef o rt h ef o l l o w i n gw o r k k e yw o r d s ：h s u p at d - s c d m am a c - e se n t i t yt e r m i n a lt e s t i n s t r u m e n t 第三章h s u p a 协议分析1 3 3 1t d h s u p a 概述1 3 3 2 新增实体分析。1 3 3 2 1 m a c e 实体。1 4 3 2 2 m a c - e s 实体1 5 3 3 新增信道分析1 6 3 4 h s u p a 测量1 9 3 4 1 e d c h 误差矢量幅度。2 0 3 4 2 e h i c h 的探测性能2 1 3 4 3 e a g c h 解调性能2 2 3 5h s u p a 流程。2 3 3 6 本章小结2 7 第四章 m a c e s 实体功能的设计与实现一2 8 北京邮电大学硕士研究生学位论文 目录 4 1h s u p a 软件整体架构2 8 4 2 r e o r d e r i n gq u e u ed i s t r i b u t i o n 2 9 4 2 1模块功能详细描述2 9 4 2 2模块处理流程3 0 4 2 3 内部功能单元3 1 4 3 r e o r d e r i n g 3 1 4 3 1 模块功能详细描述3 1 4 3 2 模块处理流程3 2 4 3 3 内部功能函数3 4 4 4 d i s a s s e m b l y 3 8 4 4 1模块功能详细描述3 8 4 4 2模块处理流程3 9 4 4 3 内部功能函数4 0 4 5 本章小结4 2 第五章总结与展望4 3 5 1 论文总结4 3 5 2 研发收获4 3 5 3 改进考虑4 4 参考文献4 5 附录。z 炻 墅| 【谢4 7 n 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 1 论文背景 第一章绪论 时分同步码分多址系统( t d s c d m a ，t i m ed i v i s i o ns y n c h r o n o u sc o d e d i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 是我国第一个拥有自主知识产权的国际通信标准，具有 系统容量大、频谱利用率高、抗干扰能力强等特点。作为第三代移动通信的三大 主流技术之一，是3 g p p 的重要组成部分。 随着数据业务的急剧增加，对无线数据业务的需求也不断凸显出来，如高质 量的视频流、无线视频会议电话、音乐下载、电子邮件等应用，这些应用都要求 系统提供更高的传输速率和更小的传输时延。 h s d p a 技术的提出解决了3 g 增强型技术在下行链路上的速率问题，满足了 移动终端用户对高速下行分组业务应用的要求，如无线 n t e m e t 浏览和下载、视 频点播等。而随着用户对无线移动网络的应用不断增加，各种移动终端新业务将 逐步产生，如电子邮件，文件上传，移动网络游戏流行等都可能导致对上行业务一 一一， 带宽需求的极大增长，将对移动通信上行链路提出更高的要求。3 g p p 从r 6 版本 开始，开展了对增强型上行链路即高速上行分组接入( h s u p a ) 的研究和标准制 定工作。在w c d m a 完成h s u p a 的演进之后，3 g p p 在r 7 版本正式引入了 t d h s u p a 技术。3 g p p 对h s u p a 标准化的主要目标是：显著提高上行数据分组 的峰值传输速率和总体吞吐量，同时减小数据分组的传输延迟和误帧率，改善上 行专有或共享传输信道的性能，从而更好地支持视频电话、多媒体、电子邮件、 远程信息处理、游戏、电视短片等数据业务。 在本项目开始时，大唐，普天等基站设备商已经宣布可以提供t d h s u p a 的系统，而终端厂商才刚刚开始对支持h s u p a 功能的t d 终端的研究。能否为 用户提供支持h s u p a 功能的终端以及确保h s u p a 终端的良好性能对h s u p a 是 否能够成功的大规模商用起着至关重要的作用。因此市场迫切需要能够支持 h s u p a 功能和性能测试的终端综合测试仪表。 1 2 论文选题的意义 t d s c d m a 终端测试仪是移动终端生产的关键设备，在终端生产过程中， 测试仪表能够迅速帮助工程师做好研发校对工作，帮助设备厂商第一时间推出符 合标准的产品，抢占市场；在网络搭建过程和后期运维过程中，能够帮助运营商 在最短时间内发现和解决网络故障，从而为运营商的移动网络运营保证质量。所 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 以作为产业链中重要的一环，测试仪表对h s u p a 是否支持以及支持的成熟度都 将对h s u p a 的商用化进程产生至关重要的影响。 随着t d h s u p a 技术也己日趋成熟，中国终端测试设备厂商推出具有 h s u p a 测试功能的仪表可以为支持h s u p a 的终端测试和大规模生产提供强有力 的支持，从而进一步保障国内t d s c d m a 产业链的完整、提升产业化的可靠性 和竞争优势。 在本项目开始之前，还没有t d 终端测试仪表厂商推出能够支持h s u p a 功能 的终端测试仪表，刚刚推出支持h s u p a 终端板的终端厂商还只能通过与基站进 行信令交互来对自己的终端功能进行判断。所以，本项目通过软件的升级为 t d - s c d m a 终端测试仪表添加h s u p a 测试功能，可以促进t d 的发展，也可以占 领市场，继续保持领先的市场占有率。 1 3 本文的主要工作 2 0 0 8 年1 0 月，本项目正式启动，目的是在原有t d s c d m a 终端测试仪表中 添加h s u p a 功能并与原有h s d p a 功能共同实现h s p a 功能。本文通过对 t d - s c d m a 现网中u u 口协议栈以及t d s c d m a 终端测试仪表协议栈的分析，结 合对t d h s u p a 相关协议的研究，给出在t d s c d m a 终端测试仪表中添加 h s u p a 新增功能实体m a c e s 的详细设计思路，以及在w i n d o w sv c + + 6 0 的开 发环境下m a c e s 实体各个模块的内部功能函数的具体流程以及详细接口。 1 4 论文的结构和主要内容 本论文共分为五章，组织如下： 第一章“绪论”介绍了本文选题的背景及意义。 第二章“u u 接口及t d s c d m a 终端测试仪表协议栈分析 ，描述了整个 t d s c dm a 系统的网络协议结构，并简单介绍了t d s c d m a 终端测试仪的软件 整体架构并对其与t d s c d m a 的系统进行了简单比较。 第三章“h s u p a 协议分析 ，分析了t d h s u p a 中的新增实体及信道，同 时对各个实体和信道在t d s c d m a 终端测试仪表中的实现给出简单的设计思 路。 第四章“m a c e s 实体的研究与实现”是本论文的核心部分。在基于上一章 对h s u p a 协议分析的基础上，本章对h s u p a 新增功能实体m a c e s 各个模块进行 分析，并给出各个模块详细设计思路及模块内部单元函数的功能以及接口 第五章“总结与展望”，总结本文的主要内容，以及本文的课题研究收获， 2 北京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 指出了不足和待改进的地方。 3 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章u u 接口及i d s c d m a 终端测试仪表协议栈分析 第二章u u 接口及t d s c d m a 终端测试仪表协议栈分析 t d s c d m a 终端测试仪表是通过对网络侧u u 口进行系统模拟，模拟n o d eb 、 r n c 和核心网的功能，以仪表主叫的方式通过与终端的信令交互使被测试终端达 到相应的业务状态来完成各种t d s c d m a 性能指标测试。而这些功能都需要 m s c d m a 协议栈的支持，本论文所研究的h s u p a 测试项目也是基于现有的协 议栈平台开发的。因此有必要对t d s c d m a 的u u 接口的协议栈和t d s c d m a 终 端测试仪表的协议栈进行分析和研究。为下一章对h s u p a 协议的分析做好铺垫。 2 1u u 接口协议栈结构 t d s c d m a 系统的u u d 又称空中接口，在u u e i 上，协议栈按其功能和任务， 被分为物理层( l 1 ) 、数据链路层( l 2 ) 和网络层( l 3 ) 3 层。 c - p l a ks i g n a l l i n 8 u - p l a n ei n f o r m a t i o n 2 生骘型 图2 - 1u u 口协议栈的分层结构 如图2 1 所示，l 2 又分为媒体接入控制( m a c ) 、无线链路控制( r l c ) 、分组 数据会聚协议( p d c p ) 和广播多播控制( b m c ) 等4 个子层。l 3 和r l c 按其功能又 被分为控制平面( c 平面) 和用户平面( u 平面) ，l 2 的p d c p 和b m c 只存在于用户 平面中。在控制平面上，l 3 又分为无线资源控制( r r c ，r a d i or e s o u r c ec o n t r 0 1 ) 、 移动性管理( m m ，m o b i l i t ym a n a g e m e n t ) 连接管理( c m ，c o n n e c t i o nm a n a g e m e n t ) 4 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章u u 接口及t i ) s c d m a 终端测试仪表协议栈分析 等3 个子层。按信令及过程是否和接入有关，u u 接口协议也被分作接入层( 包括 l 1 、l 2 和l 3 的r r c 子层) 和非接入层( 包括m m 、c m ) ，其中，非接入层信令属 于核心网功能。协议栈各层之间的通信是通过原语实现的1 1 1 。 2 1 1物理层 物理层位于o s i 参考模型中的最底层，主要功能是为上层提供数据传输服务 以及完成一些其他基本过程1 2 l ，如物理层测量，小区选择，随机接入同步建立与 锁定等。同时，物理层通过层间抽象服务原语( p r i m i t i v e ) 向上层提供服务，在3 g p p 规范中，物理层与高层之间使用请求、证实和指示这3 类原语来进行层间通信。 物理层与高层之间有两个接口：r r c 层与m a c 层，这两个接口通常也叫做控制 信道和传输信道。 物理层与m a c 层之间存在多条传输信道，包括专用传输信道( d c h ) 、广播 信道( b c h ) 、寻呼信道( p c h ) 、前向接入信道( f a c h ) 、随机接入信道( r a c h ) 、 上行共享信道( u s c h ) 、下行共享信道( d s c h ) 、以及高速下行共享信道 ( h s d s c h ) 。而物理层的另一个重要功能就是完成以上传输信道到物理信道的 映射。表2 1 为传输信道和物理信道的映射关系表，传输信道栏为空则表示此物 理信道独立存在，没有映射关系。 2 1 2m a c 层 m a c 层位于层2 的最底层，通过传输信道与物理层相连，通过逻辑信道与同 在层2 的r l c 层相连。 m a c 层向高层提供的服务有【3 】： 1 数据传输服务：这一服务实现了对等m a c 实体间m a cs d u 的非确认传送， 且数据不分段。 2 无线资源和m a c 参数的重配：当r r c 要求重新分配无线资源并更改m a c 参数时，则发起这一服务 3 测量报告。向r r c 报告本地测量结果。 逻辑上看，m a c 层分为m a c b ，m a c c s u m ，眦d ，m a c h s 以及 m a c e e s 五个功能实体，具体功能如下： m a c b ：该实体用来处理广播信道b c h 上传输的信息，完成逻辑信道b c c h 和传输信道b c h 的映射功能。 m a c - c s h m ：该实体用来处理寻呼信道p c h ，前向接入信道f a c h ，随机接 入信道r a c h ，上行共享信道u s c h 和下行共享信道d s c h 上传输的信息，完成 逻辑信道与公共传输信道和共享传输信道之间的映射。实体内部完成的功能有： 调度一缓存一优先级处理，t c t f 复用，u ei d 复用，m b m si d 复用，t f c 选择， 5 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章u u 接口及t d s c d m a 终端测试仪表协议栈分析 解复用，下行码分配，流量控制。 m a c d ：该实体用来处理专用信道d c h 上传输的信息，完成逻辑信道和专 用传输信道d c h 之间的映射。实体内部完成的功能有：传输信道类型切换，c 厂r 复用，优先级设置，加密解密，d l 调度优先级处理，流量控制。 m a c h s 该实体用负责处理h s d s c h 上传输的信息。实体主要完成的功能 有流量控制，调度优先级处理，地讯q ，t f r c 选择。 m a c e s m a c - e ：这两个实体为h s u p a 新增实体，将会在下一章详细说明。 表2 1 传输信道到物理信道的映射 传输信道物理信道传输信道物理信道 d c h 专用物理信道( d p c h ) h s d s c h 高速下行共享信道( h s - p d s c h ) b c h 主公共控制信道( p c c p c h ) 上行导频信道( u p p c h ) p c h 辅公共控制信道( s c c p c h )下行导频信道( d w p c h ) l j i 蜘 辅公共控制信道( s c c p c h )快速物理接入信道( 开i a c h ) r a c h 物理随机接入信道( p r a c h )寻呼指示信道( p l c h ) u s c h物理上行共享信道( p u s c h )h s - d s c h 控制信道( h s - s c c h ) d s c h 物理下行共享信道( p d s c h ) h s d s c h 指示信道( h s s l c h ) m a ( 层完成的逻辑信道和传输信道的映射关系如表2 2 ： 6 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章u u 接口及t d - s c d m a 终端测试仪表协议栈分析 表2 - 2 逻辑信道到传输信道的映射 逻辑信道 传输信道逻辑信道传输信道 下行方向 上行方向 b c c h b c h 、e a c hc c c hr a c h o c c h e a c hd c c hd c h 、r a c h 、u s c h c i he a c h d t c hd c h 、u s c h d c c h d c h 、d s c h 、e 气c hs h c c hd c h 、u s c h d i d c h 、d s c h 、e a c h p c c hp c h s h c c hd s c h 、e a c h 2 1 3r l c 层 r l c 层分别为高层提供三种模式( 透明模式、非确认模式和确认模式) 的数 据传输服务。在控制平面，r l c 向r r c 层提供信令无线承载( s r b ) ：在用户平 面，r l c 向p d c p 及b m c 提供无线承载( r b ) 。 根据r l c 提供的三种模式数据传输服务，r l c 层由三种r l c 实体组成，分 别是透明模式( t m ) 、非确认模式( u m ) 和确认模式( a m ) r l c 实体。三种实体为 完成各自的数据传输服务所需功能如下【4 】： t m 实体：分段和重组、用户数据的传送、s d u 丢弃。 u m 实体：分段和重组、级联、填充、用户数据的传送、加密、序列号检查、 s d u 丢弃。 a m 实体：分段和重组、级联、填充、用户数据的传送、纠错、按序发送高 层p d u 、副本检测、流量控制、协议错误检测和恢复、加密、s d u 丢弃。 r l c 层向高层提供的服务有：透明数据模式服务( t m ) 、非确认数据传输模 7 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章u u 接口及t d s c d m a 终端测试仪表协议栈分析 式服务( u m ) 和确认数据传输模式服务( a m ) 、根据高层的定义对q o s 的维护、 不可恢复错误的通知。 2 1 4p d c p 层 p d c p 层仅仅应用在p s 域，每个p s 域的无线接入承载( g a b ) 都与一个无线 承载( r b ) 相关联，每个r b 与一个p d c p 实体相关联，每个p d c p 实体与一个 r l c 实体相关联。 在u e 侧，p d c p 向非接入层( n a s ) 提供服务；在r n c 中，实现信号中继 功能。p d c p 向高层提供的服务称为无线承载。p d c p 主要完成以下功能【5 】：在 发送和接收实体中分别完成口数据流的头压缩和解压缩，用户数据的发送，对 于配置了无损s r n s 重定位或无损下行r l cp d u 大小变更的无线承载，维护 p d c p 的序号，对p d c pp d u 进行字节对齐。 2 1 5b m c 层 b m c 层位于用户平面，在层2 中位于r l c 层之上。除了广播多播业务外， b m c 层对其它业务都是透明的。在u t r a n 侧，每个小区都有一个b m c 实体。 每个b m c 实体要求单独占用一个逻辑信道c t c h 。b m c 实体要求r l c 层提供 u m 模式的服务。b m c 实体是单向的，在u t r a n 侧它只负责数据的发送功能， 在u e 层只负责数据接收。b m c 通过c b m c s a p 接收r r c 子层的控制信息。 b m c 实体完成以下功能【6 】：存储小区广播信息，业务流量监测和小区广播 服务( c b s ) 的无线资源的请求，b m c 消息的调度，把b m c 消息发送给u e ，把 小区广播消息发送到非接入层。 2 1 6r r c 层 r r c 层是u t r a n 中高层协议栈最核心部分，其中包括了u e 和u t r a n 之 间传递的几乎所有的控制信令，以及u e 在各种状态下无线资源使用情况、测量 任务和执行的操作。 r r c 子层的功能包括 7 1 ：广播与非接入层( 核心网) 相关的信息，广播与接入 层相关的信息，建立、维护和释放u e 和u t r a n 之间的一个r r c 连接，无线 承载的建立、重配置和释放，分配、重配置和释放用于r r c 连接的无线资源， r r c 连接移动性功能，控制所请求的q o s ，u e 测量报告以及对报告的控制， 外环功率控制，加密控制，慢速动态码分配，寻呼，初始小区选择及小区重选， 上行链路d c h 上无线资源的仲裁，r r c 消息完整性保护，定时提前，小区广播 服务控制。 r r c 向上层提供的服务有：常规控制，通知，专用控制。 8 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章u u 接口及t d s c d m a 终端测试仪表协议栈分析 2 1 7非接入层 非接入层位于层3 ，r r c 层之上，属于核心网的功能。按照提供的功能不同 可分为连接管理( c m ，c o n n e c t i o nm a n a g e m e n t ) 和移动性管理( m m ，m o b i l i t y m a n a g e m e n t ) 两个子层【羽。 1 m m 层 m m 层主要完成与用户的移动性相关的一些功能。为了满足业务的分域划 分，m m 层被分割为两个功能实体：支持c s 模式的m m 实体和支持p s 模式的 g m m 实体。 m m 层有如下功能：支持l i e 的移动性，支持l i e 通信的安全性，向c m 子 层中的不同实体提供连接管理服务。这些功能是通过若干组基本的过程来实现 的，每组基本的过程是由若干个子过程构成的，分别完成一组特定的功能。 2 c m 层 c m 层主要提供通信管理功能。按提供的功能不同，可被分为四个相对独立 的功能实体：呼叫控制( c c ，c a l lc o n t r 0 1 ) 、附加业务( s s ，s u p p l e m e n t a r y s e r v i c e s ) 、短消息业务( s m s ，s h o r tm e s s a g es e r v i c e s ) 和会话管理( s m ，s e s s i o n m a n a g e m e n t ) 。 c c 实体主要完成c s 域基本的呼叫管理功能，它是整个c m 层的核心。它 的各项功能通过m o c ( m o b i l eo r i g i n a t i n gc a l l ) 程，m t c ( m o b i l et e r m i n a t i n gc a l l ) 过程，呼叫释放过程以及其他一些过程实现的。 s s 实体作为电信业务的补充，基本功能是更改或增加电信业务。 s m s 实体主要是为了支持短消息业务，它使用的是m m 子层提供的消息传 送服务，既可以通过p s 域，也可以通过c s 域。 s m 实体仅用于p s 域的数据业务，使u e 支持p d p 上下文处理。与c c 实 体一样，s m 实体的功能也是通过一系列过程实现的，包括：u e 发起的p d p 上 下文激活过程，网络发起的p d p 上下文激活过程，l i e 发起的第二次p d p 上下 文激活过程，p d p 上下文更改过程，p d p 上下文去激活过程，s t a t u s 过程。 2 2t d s c d m a 终端测试仪表协议栈软件架构 2 2 1软件总体架构 本项目启动之前，t d s c d m a 终端测试仪表已经实现了r 5 版本规定的 t d s c d m a 网络侧l 1 、l 2 和l 3 的协议栈功能。从软件架构来看，t d s c d m a 终端测试仪表协议栈软件主要由脚本部分、协议部分、应用部分和l o g 部分四 个部分构成，结构框架如图2 2 所示： 9 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章u u 接口及t d - s c - d m a 终端测试仪表协议栈分析 图2 - 2t d - s c d m a 终端测试仪表协议栈软件架构 脚本部分模拟3 g p p 协议中的r r c 和n a s 实体，负责完成无线资源管理分 配与调度的功能。为了降低层三开发的复杂度，t d s c d m a 终端测试仪表中没 有通过代码实现全部的r r c 层和n a s 层的功能，而是使用脚本文件来实现测量 协议要求的层三的具体信令的执行过程。高层协议栈通过调用不同的脚本文件， 完成终端测试中所需的所有信令流程，完成各种业务的测试。 协议栈部分包括t 层一物理层( p h y ) ；层二m a c 层、r l c 层、p d c p 层以 及r a b m 和算法部分。从协议实现角度看，物理层、m a c 、r l c 和p d c p 是完 全按照各层的3 g p p 协议的描述实现，r a b m 实体主要实现对r a b ( 无线接入承 载) 管理，实现r a b 与r b ( 无线承载) 之间的映射与修改，算法部分则是按照测 试行标中的各测量项算法所做。从软件架构角度看，物理层置于d s p 端，其他 都放在p c 端，两端通过驱动相联系。 应用部分包括电路交换域业务( c s ) ，分组交换域业务( p s ) 和参考测量信道 业务( r m c ) 三个实体。应用部分各个模块与脚本部分、协议部分采用统一的接 1 0 北京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章u u 接口及t d s c d m a 终端测试仪表协议栈分析 口，可以对新的业务进行动态加载，通过接口可以同脚本部分进行交互，进行流 程上的同步和数据上的交互。 l o g 部分负责输出协议栈的所有l o g 信息，通过l o g 信息，开发人员可 以实时了解当前协议栈的运行状态，方便对软件进行调试。 2 2 2各模块说明 在t d s c d m a 终端测试仪表协议栈软件总体架构的基础上，本节给出各个 模块的简单说明，如表2 3 所示。 2 3 本章小结 t d s c d m a 系统u u 接口协议栈分为接入层和非接入层，接入层包括物理 层、m a c 、r l c 、p d c p 、b m c 、r r c 等子层。非接入层包括m m 、c m 等子层。 本章首先对t d s c d m a 系统u u 接口协议栈各个层的结构，功能以及层间关系 进行了简要的分析，然后在此基础上介绍了t d s c d m a 终端测试仪表协议栈软 件架构，并对其中的各个模块功能以及实现上与实际t d 系统的不同进行了简单 的介绍。为之后对h s u p a 协议的分析以及在现有协议栈软件中实现h s u p a 做 好基础。 1 1 北京邮电大学硕士研究生学位论文第二章u u 接口及t d - s c d m a 终端测试仪表协议栈分析 表2 - 3t d s c d m a 终端测试仪表协议栈软件模块功能简介 根据用户命令，从脚本库调用执行脚本，并对脚本的运行顺 协议栈控制 序，运行时间等进行控制 脚本库文件库，对所有脚本文件进行统一管理 脚本 部分 提供脚本文件执行所用的各种a p i 函数，这些函数可以将脚 脚本a p i 本的行为映射到协议栈的行为 脚本文件 模拟测量协议规定的层三信令流程的一系列脚本 p s 域业务应用 当链路建立后，处理p s 域用户平面数据 应用 部分 c s 域业务应用当链路建立后，处理c s 域用户平面数据 根据测量业务的速率，向测量部分申请数据，发送和接收 r m c 应用 r m c 数据，由测量部分计算b e r b l e r r a b m 提供无线接入承载控制管理 p d c p 对分组业务进行处理 协议 部分 r l c r l c 部分 m 渔c m a c 部分 p h y 物理层，实现空中接口数据的发送和接收 提供协议栈运行过程中的状态数据和配置参数信息，使用户 l o g 部分 能够监视协议栈的运行状态 北京邮电大学硕士研究生学位论文第三章h s u p a 协议分析 第三章h s u p a 协议分析 由上一章对t d s c d m a 终端测试仪表的软件架构的简单分析可以看出，综 测仪并不是完全实现基站的所有功能，而是根据测量协议的需求来完成测试功能 即可，所以综测仪不必实现h s u p a 各层协议中规定的所有功能。本章的主要工 作就是在上一章对t d s c d m a 系统u u 接口和t d s c d m a 终端测试仪表协议 栈软件架构分析研究的基础上，研究h s u p a 相关的协议，同时给出在 t d s c d m a 终端测试仪表协议栈实现h s u p a 功能的需求分析。 3 1t d h s u p a 概述 h s u p a 本质上是一些上行无线增强技术的集合，目的是在现有技术的基础 上大幅提高上行数据峰值速率。3 g p p 在r 7 版本中提出的t d h s u p a 主要是通 过两方面来实现：在m a c 层引入m a c - c 以及m a c c s 实体完成相关调度、优 先级处理、反馈和重传等功能；在物理层引入新的增强专用信道e d c h 和对应， 的e d c h 上行物理信道e p u c h 以及三条控制信道来处理h s u p a 数据。 3 2 新增实体分析 t d h s u p a 新增m a c c s 及m a c e 实体之后的m a c 层结构如图3 1 所剥3 1 。 考虑到m a c e 的功能对处理速度要求较高，所以在t d s c d m a 终端测试仪表 中添加h s u p a 功能时，m a c e 放于d s p 段实现，m a c c s 依旧保留在p c 端 m a c 层来实现。 铀删l 啷 s 岫哩 s t l l m l h 喈酬i 珥 图3 - 1u t r a n 侧的m a c 结构图 北京邮电大学硕士研究生学位论文第三章h s u p a 协议分析 3 2 1m a c e 实体 n o d e b 中的每个u e 有一个m a c e 实体，n o d e b 中有一个e d c h 调度模 块。m a c e 和e d c h 调度模块处理n o d e b 中e - d c h 相关功能，包括调度终端 的分配和传输，h a r q ，解复用等。因为测试仪表在同一时间只需要测试一部终 端，所以t d s c d m a 终端测试仪表中添加m a c e 实体不需要考虑多u e 的情 况。并且为了方便开发，将e d c h 调度模块并入m a c - e 实体统一开发。m a c e 实体结构如图3 2 ： 上 ， 。o 。一 ； 眦一乙n 。一 图3 - 2u t r a n 侧m a c - e 结构图网 由结构图可以看到，m a c e 实体由四个模块组成，包括：e d c h 调度模块， e o d c h 控制模块，解复用( d e m u l t i p l c x i n g ) 模块，h a r o 模块。 1 e - d c h 调度 该模块负责在多个u e 间进行e d c h 的小区资源的调度以及基于u e 的调 度请求进行资源调度的分配和传输。由于测试仪表只需要针对一个u e ，所以 t d s c d m a 终端测试仪表中的e d c h 调度模块的功能简化为根据u e 上报的调 度请求进行物理资源的分配以控制终端上行速率。 2 e - d c h 控制 该实体负责接收所对应终端的调度请求，对其处理之后计算调度授权字段， 1 4 北京邮电大学硕士研究生学位论文第三章h s u p a 协议分析 并将此授权发送给所对应终端。与e d c h 调度模块一样，t d s c d m a 终端测试 仪表中也将其功能简化为针对单一终端的调度授权处理。 3 解复用 负责把m a c - ep d u 解复用，把m a c e sp d u 发送到上层相应的m a c d 流。 在t d s c d m a 终端测试仪表中，m a c d 流只体现在p c 端，而且只作为一个用 来与逻辑信道对应的序号，所以该模块将解复用出的m a c e sp d u 直接发送给 相连的驱动，由驱动发送给上层的m a c - e s 实体。 4 h a r q 一个h a r q 实体负责管理多个停止一等待也讯q 的进程，一个h a r q 进程 负责生成a c k 或n a c k 来指示m a c ep d u 的状态。h a r q 实体处理所有的 地昧q 协议。 3 2 2m a c - e s 实体 每个u e 在s r n c 存在一个m a c e s 实体，m a c e s 实体从逻辑上看，位于 m a c - d 实体之下，m a c c 之上。而在t d s c d m a 终端测试仪表中，由于m a c - c 会被置于d s p 端，所以m a c e s 与m a c e 之间通过驱动相联，与m a c e 一样， 在t d s c d m a 终端测试仪表协议栈中添加m a c e s 实体不需要考虑多u e 调度 的情况。m a c e s 的主要功能是接收m a c e 处理完的h s u p a 数据，对收到的数 据进行重排序，然后拆分为m a c dp d u 发给m a c d 实体。u t r a n 侧的m a c e s 结构图如图3 3 所示。 从结构图中可以看到，m a c e s 实体由三个功能模块组成，从下至上分别是 r e o r d e r i n gq u e u ed i s t r i b u t i o n 、r e o r d e r i n g 以及d i s a s s e m b l y 。下面分别介绍各个 模块。 1 r e o r d e r i n gq u e u ed i s t r i b u t i o n r e o r d e r i n gq u e u ed i s t r i b u t i o n 模块的功能是基于s r n c 的配置，即逻辑信道 与重排序队列的对应关系，把m a c e sp d u 分配到对应的重排序队列。本文完 成时，t d s c d m a 终端测试仪表在进行h s u p a 测试时，只需要保证下行h s d p a ， 上行h s u p a 业务，所以目前t d s c d m a 终端测试仪表的h s u p a 测试业务只需 要一条逻辑信道，一个重排序队列，一条m a c d 流。对应关系通过高层协议栈 配置给低层协议栈以及终端的r e o r d e r i n gq u e u ed i s t r i b u t i