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兴趣联盟 - 电子与通信工程

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    TTCN在TD-SCDMA仪表客户校准中的应用

    张进 2010-12-27 09:17

    摘要 随着TD-SCDMA技术的迅速发展,TD-SCDMA在我国的正式大规模商用指日可待。由于TD-SCDMA技术起步晚,发展时间短,相关的测试仪表,尤其是终端测试系统类产品在市场上还很匮乏,用TTCN来实现测量仪表的校准系统领域尚处空白。但这对TD-SCDMA的测试认证带来不便。本文提出一种实现测试校准系统的可行方法,将会对TD-SCDMA测试仪表的发展起到一定作用。

    1、引言

      (1)仪表校准的概念

      在经典仪表管理中一直使用“校验”这一名词,现在在计量管理中,称为“校准”。按照《计量法》的有关规定,校准(Calibration)是指确定计量示值误差并纠正的全部工作。在ISO10012(DIS)中把校准作为计量确认的一个阶段。

      校准是用标准数值或标准器具与被校数值或计量器具进行比较,以确定被校数值或计量器具的示值误差,并采取一定方式把数值或器具恢复到正常范围。

      客户校准是指调用标准化的校准系统对整套仪器进行测试,调整相关数值已达到客户需求。校准工作不要求很高的精准度,可在用户使用现场进行。

      (2)TTCN的概念

      TTCN(TreeandTabularCombined Notation)树表结合表示法,顾名思义,就是采用以树和表格为表现形式的测试表示法。TTCN以其友好的表格形式、判决系统和一致性匹配机制逐渐成为了协议一致性测试的规范语言,并广泛应用于各大标准化组织和工业领域。其中,表格主要用于数据类型、原语、协议观察点、约束等,树则用于描述测试集、测试例、测试步。根据ISO/IEC 9646的定义,TTCN需要满足以下几项需求:第一点,测试系统能够定义、构造发送和接收被测试实体(IUT)的抽象服务原语(ASP);第二点,能够定义和构造嵌入在ASP中的协议数据单元(PDU);第三点,在指定控制和观察点(PCO)上,能够规定ASP的发送或接收顺序和能够构造测试例。图1为TTCN测试模型示意。

    图1 TTCN测试模型

    2、TTCN的应用范围

      TTCN测试语言是目前欧美先进通讯厂商通信协议测试的主流,在测试领域得到广泛应用。支持任何的黑箱测试作业,可以进行多种通讯界面上的各种系统测试。典型的应用领域是无线通信协议测试(例如GSM,3G)、网际网络协定测试(例如IPv6,SIP,,OSP,SIGTRAN)、宽带技术测试(例如ATM,B-ISDN)、服务测试、模组测试、CORBA平台及APIs等的测试。可以对汽车上的Audio机进行测试;在有线网络上对无限协议进行测试,对手机游戏协议测试。

     

    3、仪表客户校准的意义和作用

      随着我国的量值保障体系实现从单一的量值传递,到量值传递与量值溯源并存的转变,建立在量值溯源体系上的通信仪表计量校准以及校准市场已比较完善,校准成为通信仪表厂商进行研发的一项重要工作。

      随着国产仪器仪表在国内通信市场的不断完善和发展,仪表的客户校准功能被逐渐重视并实现。它可以有效排除由于路径损耗带来的功率误差,提高仪表发射和接收信号的准确性。

    4、用TTCN来实现仪表客户校准的优势

      目前,比较流行的实现仪表校准的手段是用C语言编写完成。其特点为兼容行强、可借鉴程度高、并且熟悉的工程师较多。但随着仪表对校准系统的要求逐渐提高,对于集成度、可视性和抽象性等方面都要求有更良好的表现,而C语言在这些方面不能表现高效的性能,但在这些方面正是数表结合语言TTCN的优势。并且由于采用适配性能很好的C语言作为适配层,充分发挥其特点,使得整体校准系统更加易查阅修改、准确高效。

      (1)集成度高

      可以与测试例编排在同一软件界面下,便于调用管理。一般启动校准系统需要调动多个模块,往往时间比较长。采用TTCN编写的校准系统可以内嵌在与测试例同级的主控界面中,在运行主控时就已经把多个相关模块启动起来,在测试过程中不需要采取切换到其他界面,再启动软件的方式进行启动校准系统,便于测试员随时快捷的进行对系统的校准控制。

      (2、)移植性好

      所有与具体平台相关的代都被集中在测试的内核中,因此TTCN所生成的测试模块的可重用性好,容易维护。这些测试模块具备多种描述方式,包括文本方式、表格方式、图形格式;具有描述编码信息和其它属性的能力。测试集参数和测试例均可选择性移植。

      (3)精准高效

      由于TTCN集成开发环境ITEX(Interactive TTCN Editor and eXecutor)能够自动生成ANSI C的测试代码,因此测试的主要工作量集中在利用形式化语言描述测试流程上,这同时避免了由于手工编程可能导致的错误。测试过程出现的问题可由ITEX生成相应的测试报告,减少跟踪调试程序的工作量。

      (4)界面友好

      在主控页面开启的校准程序后,可同步显示全部校准信息并示意错误信息。可利用功能强大的主控管理软件进行单步运行,返回具体不一致的指令及参数,便于查找错误。

      (5)便于修改

      由于TTCN处于高层,与适配层分离程度较高,且参数可独立于测试例的参数表存在,其相关性较小。在设备增加,精度提高等仪表升级情况下只需要对程序做少量修改,大大提高了设备生产和升级周期,减轻了开发和升级的难度及压力。

    5、采用TTCN编写的TD-SCDMA仪表客户校准方案

      由于产品配置或位置发生变动,可能会引起相应路径损耗值的改动,此时如果不采取措施必然导致测试的结果不准确,因此在这类情况下需要对产品进行校准。

      校准需要对发射和接收进行分别校准,其中发射校准主要是对SS-in/out端口(系统模拟器输入输出端口)到UE天线口的路径损耗进行校准测量,接收校准是对从UE的天线口到Spectrum Analyzer(频谱分析仪)的RF in口的路径损耗进行校准测量。本设计主要考虑5M带宽的TD-SCDMA UE的校准,在这5M频率内,选择1个中心频率,在这个频点上选择4个不同的功率值进行路损测量,然后对不同功率上的路损进行平均,保存做为此频点上的路损。如果被测试的UE支持更宽的频率,则需要对级联的测试系统进行校准。

      5.1 硬件配置种类

      根据 Conformance Specification Radio Transmission and Reception(TDD)协议中31个测试例对终端测试的要求,需要测量仪表满足多种测试场景。对测量仪表的不同组合的要求,硬件设备被分为两类共8种不同配置;每一种硬件配置都对应一种线缆连接方式;按照每种硬件配置方式,编写一套测试例,对此种配置情况下的线路损耗进行测量。具体配置关系参见图2。

    图2 硬件配置

      按照测量仪表对多种测试场景的要求,并考虑到仪表实现后的扩展性要求,总结情况如下:

      (1)单SS校准情况

      ●SS(单TD-SCDMA系统模拟器)

      一台系统模拟器时整套测试设备校准。根据第八章第二节、第三节、第四节、第六节、第七节中共22个测试例的规范要求,需要配置单TD-SCDMA系统模拟器和FSU。这是最简单的配置情况。

      ●SS+CS-G(GSM小区模拟器)

      一台系统模拟器与一台GSM小区模拟器时整套测试设备校准。根据第八章第二节、第六节、第七节中共四个测试例的规范要求,需要配置一个TD-SCDMA系统模拟器、一个GSM小区模拟器和FSU。

      ●SS+CS-W(WCDMA小区模拟器)

      一台系统模拟器、一台WCDMA小区模拟器时整套测试设备校准。根据第八章第二节、第三节、第六节、第七节中共四个测试例的规范要求,需要配置一个TD-SCDMA系统模拟器、一个WCDMA小区模拟器和FSU。

      ●SS+CS-W+CS-G

      一台系统模拟器、一台GSM小区模拟器、一台WCDMA小区模拟器连接时整套测试设备校准。根据第八章第四节中一个测试例的规范要求,需要配置一个TD-SCDMA系统模拟器、一个GSM小区模拟器、一个WCDMA小区模拟器和FSU。

      (2)两个SS级联校准情况

      ●2SS

      两个系统模拟器级联时整套设备校准。

      ●2SS+CS-G

      两个系统模拟器、一台WCDMA小区模拟器连接时整套设备校准。

      ●2SS+CS-W

      两个系统模拟器、一台WCDMA小区模拟器连接时整套设备校准。

      ●2SS+CS-W+CS-G

      两个系统模拟器、一台GSM小区模拟器、一台WCDMA小区模拟器连接时整套设备校准。

      此类四种硬件配置留作性能扩展使用。

      5.2 本仪表校准构架

      本仪表校准构架包括上测试体、可执行测试集、适配模块、板卡驱动集4部分。它们之间的关系如图3所示。

    图3 本校准测试系统架构

      (1)上测试体

      上测试体是实现用户接口,提供操作界面的运维实体。负责传递用户指令,接收可执行测试集上发的参数和结果消息。上测试体位于可执行测试集之上,接收从TTCN-UT中传上来的各种信息,并把所有信息传递给用户,便于用户操作。

      (2)可执行测试集

      可执行测试集包括可执行的测试用例(TEST CASE)和函数库,函数库包括基本测试步和ASN.1定义实体。可执行测试集主要实现测试主体的功能:向下层发送配置控制命令、回收响应;向上层传递响应消息、回收操作指令。测试集是整个测试系统的核心,对测试系统其他部分的控制和调用都由它来发起。可执行测试集通过参考点(PCO)TTCN-DT上发送控制原语来实现对低层驱动器的配置,实现和上测试体的通信,用于传递信令和业务测试数据。

      (3)适配模块

      包含一个完整的适配集合。集合中的函数实现TTCN数据流到C数据流的转换,使得所有源语控制命令成为基带模块可辨识的指令,以完成这种转化和解析工作。完成TTCN封装的数据结构解析即编解码处理,从而实现上层与低层的正常通信。同时将控制参数发送给各控制器模块,处理级联时相应的信令数据交互。

      (4)基带驱动集

      实现了TD-SCDMA射频功能。主要完成传输信道的FEC编/解码、向上层提供测量及指示、传输信道的错误检测、传输信道的复用、编码复合传输信道的解复用、速率匹配、编码复合传输信道到物理信道的映射、物理信道的调制/扩频与解调/解扩、频率和时间的同步、闭环功率控制等。

    6、结束语

      随着TTCN在通信仪表校准领域的广泛应用,出于集成化、抽象化等多方面考虑,采用TTCN作为仪表客户校准的一种方法必将逐渐得到更多认同;在促进TTCN其本身完善发展的同时,它也为仪表的客户校准开发提供了一种更为精准、高效和便捷的方式。

      (文章转载)

  • 举报 #1
    韩斐 2012-12-09 10:57
    用TTCN来实现仪表客户校准的优势
  • 举报 #3
    韩斐 2012-12-09 10:58
    采用TTCN编写的TD-SCDMA仪表客户校准方案
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