TD双模终端（精选七篇）
TD双模终端 篇1
切换是蜂窝小区系统特性所决定的重要过程,是处于连接模式下的UE实现移动性的重要过程,切换包括系统内切换和系统间切换,如何进行高效快速的系统间切换,为用户带来无缝的用户体验,是双模终端设计必须考虑的重要问题之一。网络可基于连续覆盖、网络资源优化、信号质量等原因发起切换[1]。在切换之前为保证切换的准确率,网络都会指示UE进行相关测量,测量结果将作为切换的重要依据,因此本文首先对异接入技术(inter Radio Access Technology,inter-RAT)切换进行研究,然后对与切换相关的测量过程进行分析,最后对inter-RAT切换过程进行了设计与实现。
1 inter-RAT切换
inter-RAT切换是由网络控制UE辅助的,源系统配置UE对inter-RAT小区进行测量,根据收到的测量结果决定是否发生切换和向哪个目标小区切换,并向目标接入系统发送切换请求,其中携带UE相关的上下文信息,目标接入系统根据接纳准则准许切换,并通过源系统向UE发送携带接入目标小区的相关信息,收到切换指示后UE接入到目标小区。网络在没有收到测量结果的情况下也可以触发切换,这种切换称为盲切换。下面分别对两种inter-RAT切换进行分析。
1.1 TD-LTE至TD-SCDMA的切换
UE 处于RRC_CONNECTED状态下,根据测量报告有更好的UTRAN小区, E-UTRAN通过MobilityFromEUTRACommand消息触发至UTRAN小区的inter-RAT切换(也可在没有测量报告的情况下触发切换),消息中的purpose设为handover,目标RAT设置为UTRA。因为在TDL模式下,只有当安全模式已被激活时才能发起切换过程,所以为了在异系统切换过程中保持安全性的连贯,MobilityFromEUTRACommand消息还包含了用于激活TDS模式下的安全密钥参数,包含在nas-SecurityParamFromEUTRA IE(信息单元)中,该部分参数将上报给NAS,用于进行异系统间的安全参数映射[2]。
除了以上IE,MobilityFromEUTRACommand中的 targetRAT-MessgageContainer的内容是HANDEROVER TO UTRAN COMMAN消息,此消息是由UTRAN通过E-UTRAN发送至UE,适用于UTRAN小区的切换命令,该消息中包含了切换目标小区信息(目标小区标识和频点)和UTRAN小区的所有配置(包括无线承载、传输信道和物理信道等)。UTRAN可通过3种方式通知UE切换的配置(无线承载、传输信道和物理信道配置)信息,即预定义、缺省和完全配置,前两种方式采用UE中已存储的配置信息,HANDEROVER TO UTRAN COMMAN消息只需包含指示其配置方案索引,而完全配置方式将会在该消息中携带完整的配置信息,无论采用哪种方式,该消息都要包含NEW-URNTI用于标识UE。
完成指定配置后开始接入到目标小区,接入成功后UE应在DCCH上发送HANDOVER TO UTRAN COMPLETE消息,UE执行离开RRC_CONNECTED状态的动作,并进入UTRA RRC连接模式CELL_DCH状态,inter-RAT切换过程成功。如果UE无法完成MobilityFromEUTRACommand消息中的配置或该消息中包含协议错误或UE未能成功接入到UTRAN小区,则认为inter-RAT切换失败,恢复在源小区的配置并进行连接重建[3]。
1.2 TD-SCDMA至TD-LTE的切换
TD-SCDMA至TD-LTE的inter-RAT切换过程的目的是在网络的控制下将UE与UTRAN之间的连接转移到E-UTRAN,此切换过程与TD-LTE系统内切换流程大体相同,值得注意的是,此inter-RAT切换过程将采用完全的AS(接入层)配置,并且必须在TD-SCDMA中完整性保护被激活的前提下才能发起此inter-RAT切换过程。
对于处在CELL_DCH状态的UE,UTRAN根据收到的测量报告向UE发送HANDOVER FROM UTRAN COMMAND消息(也可在没有测量的情况下),该消息中包含适应于E-UTRAN以RRCConnectionReconfiguration为内容的DL-DCCH消息,在该消息中包含了目标小区信息(小区标示和频点)和UE在目标小区的配置信息。当SRB1和DRB在UTRAN中已经建立,并且完整性保护已经被激活时,才能发起TD-SCDMA至TD-LTE的切换过程。
UE对RRCConnectionReconfiguration成功解析后,将对底层进行相应的配置。与E-UTRAN系统内切换不同的是,inter-RAT切换中对于物理层、半静态调度和MAC层的配置采用的是默认配置。根据指定的长度开启T304定时器,并根据提供的目标小区信息(物理小区标识和载波频率)开始小区同步过程,将携带的newUE-Identity作为UE的C-RNTI标识。T304定时器的长度由网络配置,该定时器用于控制接入到目标小区的最长时间,若随机接入过程失败,此时定时器还未超时,那么将重新进行随机接入,若定时器在接入成功之前超时,则认为切换过程失败。由此可见T304定时器是由网络配置以控制合理的切换时延,无论目标小区的随机接入过程是否顺利。若UTRAN未开启加密,可在inter-RAT切换过程中利用空算法激活加密。根据消息中携带的密钥计算出加密和完整性保护密钥,利用指定的加密和完整性算法激活加密和完整性保护,并配置底层立即生效相关安全配置,即此后的消息和数据传递将经过加密和完整性保护[4]。当UE成功同步到目标小区,将RRCConnectionReconfigurationComplete消息发送至网络,以通知网络inter-RAT切换成功,停止T304定时器,并进入RRC_CONNECTED状态。
若UE收到无效的HANDOVER FROM UTRAN COMMAND消息或不支持其配置;或在切换至目标小区过程中失败,T304定时器超时,即认为inter-RAT切换失败,重新恢复UTRAN配置并向网络发送HANDOVER FROM UTRAN FAILURE消息,以通知网络inter-RAT切换失败。
2 inter-RAT切换的相关测量
无线网络环境实时变化,处于连接状态的UE与网络有业务传输,为保证通信质量需对无线网络实时监测。网络将包含候选切换小区信息的测量任务下发至UE,UE在完成相应测量之后将满足测量报告准则的小区及其测量结果上报至网络。网络将以此作为触发切换的主要依据,因此测量的准确性和实时性对切换起到至关重要的作用。下面分别对TD-LTE和TD-SCDMA系统中的测量过程进行描述。
2.1 TD-LTE系统中的测量
TD-LTE测量过程分为测量配置、测量执行、测量报告触发和测量报告。
E-UTRAN通过RRCConnectionReconfiguration消息将测量配置发送至UE,其中主要包括测量对象、报告配置、测量标识、量配置和测量间隙[5]。UE侧将维护3个列表,即测量对象列表、报告配置列表和测量标识列表,其中测量标识将测量对象和报告配置联系起来,通过配置多个测量标识能够实现多个测量对象共用一个报告配置或同一个测量对象拥有多个报告配置。测量对象中定义了UE需要执行测量的目标频点信息,与此频点相关联的是小区详细列表和黑名单列表,小区详细列表中的小区成为被列小区,指出需要在该频点上进行测量的小区,进行测量的除了被列小区还包括被标识小区,被标识小区是UE在该频点上进行周期性检测时标识的小区,而黑名单列表中的小区在进行测量报告触发和上报过程中将不会考虑。报告配置包括报告准则和报告格式,其中报告准则规定了测量结果触发测量上报的准则,报告格式说明了UE向网络上报测量结果的格式。
当UE收到测量结果后先进行层3过滤,即与上次的测量值进行平滑处理,然后进行测量报告触发。若有一个或多个小区在TimeToTrigger时间内一直满足进入条件,则为此measId发起测量报告过程,测量报告的目的是将UE的测量结果上报到E-UTRAN。首先组装MeasurementReport消息中的measResults,然后将此消息交由底层发送至E-UTRAN。measResults中包含触发测量报告的measId、服务小区的测量量和满足条件的inter-RAT邻小区及其测量量。
处于RRC_CONNECTED状态下的UE,收到E-UTRAN发送的进行TD-SCDMA测量的配置信息。其中测量对象是一个UTRA载频上的小区集,量配置决定了测量量为P-CCPCH和其相应的过滤参数,并将携带相应的GAP配置信息,UE将按照GAP的长度和重复周期进行测量。在报告配置中包含inter-RAT测量上报到事件B1和B2,其中B1事件为inter-RAT邻小区的信号质量优于指定的门限值,B2事件为服务小区信号质量比门限值1差,并且inter-RAT邻小区信号质量比门限值2好。
2.2 TD-SCDMA系统中的测量
TD-SCDMA系统的测量过程分为测量控制和测量报告[6]。
测量控制的目的是建立、修改或释放UE的测量,UTRAN向处于CELL_DCH状态下的UE发送测量控制(MEASUREMENT CONTROL)消息,其中主要包括测量标识、测量命令、测量类型测量报告模式和附加测量标识。测量标识为UTRAN,是该测量定义的编号;测量命令分为建立、修改和释放;测量类型描述了UE应该测量的内容;测量报告模式描述了测量报告的传输方式和测量报告的触发方式。
测量报告的目的是将UE的测量结果上报给UTRAN。UE在执行完相应测量配置后进行测量,并对收到的测量结果进行层3过滤,然后进行相应的事件评估。用于inter-RAT测量报告触发的事件有3a,3b,3c和3d。
3a:当前使用的UTRAN频率的信号质量低于门限值1,同时inter-RAT邻小区信号质量高于门限值2。
3b:inter-RAT邻小区信号质量低于门限值。
3c:inter-RAT邻小区信号质量高于门限值。
3d:inter-RAT系统内最佳小区发生改变。
3 协议栈架构设计
接下来对TD-LTE/TD-SCDMA双模终端高层协议栈结构进行设计,为保证双模终端的单模业务不受影响,设计中保持TD-SCDMA与TD-LTE的协议栈原有独立架构,在对等层之间添加交互接口以支持双模业务。基于此原则设计的协议栈架构如图1所示。
NAS(非接入层)模块为双模终端所共用,并且分别与TD-LTE和TD-SCDMA的AS(接入层)模块的接口进行交互,用于控制RAT选择和PLMN选择等功能。
AS模块在两种系统中保持独立,具有相同的结构,均由RRC,PDCP,RLC和MAC构成。切换功能主要由RRC进行控制,在E-RRC和U-RRC之间设置接口,用于交互inter-RAT切换命令等。为支持inter-RAT测量,U-MAC与E-MAC之间同样需要设置交互接口。
物理层采用两个模块的设计,分别实现TD-LTE和TD-SCDMA物理层的功能,与E-MAC和U-MAC之间分别设计接口,用于传递控制命令和数据业务。
4 TD-LTE至TD-SCDMA的切换流程设计
TD-LTE至TD-SCDMA的切换过程用于在网络的控制下将UE与E-UTRAN的连接转移到UTRAN,E-UTRAN向处于RRC_CONNECTED状态下的UE发送MobilityFromEUTRACommand消息,该消息中携带了用于NAS安全性参数更新的IE nas-SecurityParamFromEUTRAN和适用于UTRAN系统的切换命令HANDEROVER TO UTRAN COMMAN,切换命令中包含切换相关资源配置和UE标识等信息。
下面设计出了TD-LTE至TD-SCDMA的切换流程,如图2所示。
1) UE收到E-UTRAN发送的RRCConnectionReconfiguration消息,E-RRC根据该消息中携带的测量配置信息对测量参数进行配置或更新。
2) E-RRC通过CMAC_DCH_MEAS_REQ原语将含有UTRAN小区的测量列表发送至E-MAC,E-MAC通过L1_DCH_MEAS_REQ通知物理层对目标小区进行测量。
3) E-MAC收到物理层上报的测量结果后通过CMAC_DCH_MEAS_CNF原语上报至E-RRC。
4) E-RRC对测量结果进行层3过滤,并进行相应测量上报触发,若满足触发准则向E-UTRAN发送测量报告。
5) E-UTRAN收到测量报告后,向UTRAN发送切换请求,若满足切换条件,E-UTRAN向UE发送MobilityFromEUTRACommand。
6) E-RRC解码MobilityFromEUTRACommand后,通过ERR_IRAT_HO_IND将nas-SecurityParamFromEUTRAN安全密钥发送至MMC;并发送携带有HANDEROVER TO UTRAN COMMAN消息的原语URRC_IRAT_HO_REQ至U-RRC,此消息由U-RRC解码;E-RRC最后将状态跳转到IRAT_INACTIVE。
7) MMC完成安全参数映射更新后,将新的安全参数通过原语URRC_SA_PARA_REQ通知U-RRC。
8) U-RRC对HANDEROVER TO UTRAN COMMAN消息解码成功后,向U-MAC发送CMAC_DCH_CONFIG_REQ携带目标小区信息和UE在目标小区的标示,通知U-MAC接入到目标小区,并完成对物理层和传输信道的配置。
9) U-MAC通知物理层进行目标小区同步、帧同步和读目标小区系统消息过程;然后将物理层和传输信道配置发送到物理层,并接入到目标小区。
10) U-RRC在收到U-MAC发送的CMAC_SYNC_STATUS_IND后认为接入成功,进入CELL_DCH状态,认为inter-RAT切换成功。
11) U-RRC发送原语至U-RLC和U-PDCP进行无线承载的配置,以保证切换成功后UE在目标UTRAN小区的配置与网络保持一致。
12) UE发送HANDEROVER TO UTRAN COMPLETE消息发送至UTRAN以通知网络inter-RAT切换完成,切换成功后E-UTRAN将会释放UE的上下文信息(用于切换失败的重建过程)。
13) U-RRC向E-RRC发送URRC_IRAT_HO_CNF通知E-RRC成功切换至UTRAN小区,E-RRC进入INACTIVE状态,并释放E-RLC和E-PDCP无线承载资源。
5 小结
TD-LTE/TD-SCDMA双模终端必将带来前所未有的用户体验,同时也符合运营商网络平滑过渡的需求。本文在TD-LTE/TD-SCDMA高层协议的基础上,重点研究了两种系统间切换和与之相关的测量过程,最后对TD-LTE至TD-SCDMA切换过程进行了设计与实现,这对实现用户在两种网络间自由切换和保证业务在切换过程中的QoS要求具有重要意义。
摘要：在多模测试中,TD-LTE与TD-SCDMA双模终端的系统间移动性是测试的重点。因此,对于TD-LTE/TD-SCDMA双模终端切换过程的研究具有实际意义和应用价值。首先对异接入技术(inter Radio Access Technology,inter-RAT)切换和测量过程进行研究,然后在此基础上对inter-RAT切换流程进行了设计,并以TD-LTE至TD-SCDMA的切换过程为例进行了流程分析。
关键词：TD-LTE,TD-SCDMA,异系统,切换,测量
参考文献
[1]沈嘉,索士强,全海洋,等.3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计[M].北京:人民邮电出版社,2008.
[2]彭大芹,张文英,邓江.LTE-TD双模终端切换过程的ERRC研究与实现[J].重庆邮电大学学报,2012(2):169-173.
[3]3GPP TSG RAN WG2#62bis,Handover failure handling[S].2008.
[4]周维,徐德平,程日涛.TD-LTE与TD/2G互操作方案研究[J].移动通信,2011(S1):56-59.
[5]3GPP TS 36.331 V8.0.0,3rd generation partnership project;technicalspecification group radio access network;evolved universal terrestrial ra-dio access(E-UTRA)radio resource control(RRC)protocol specifica-tion[S].2011.
中外品牌暗战TD终端 篇2
5月23日，中国移动启动第二批TD终端招标，招标规模约为10万部(包含TD手机和TD-HSDPA数据卡)。近日又有消息称，中国移动决定在TD二期招标中追加10万部终端，这也就意味着二期招标的终端数量从10万升至20万部。
相比今年1月份中国移动4万部TD终端招标、6家企业中标的状况，这样的消息是令人振奋的。但近30家企业的参与竞标，却也让这块TD蛋糕略嫌过小。TD终端尽管尚未完全成熟，相互之间的竞争却已如小荷露出了尖尖角。
本土品牌押宝TD
“目前，中兴通讯手机业务75%的研发资源投入在了3G上，整个中兴大概有3000人在做3G业务。”中兴通讯手机事业部副总经理罗忠生告诉记者，手机品牌厂商的支持，是3G普及的关键一步，“中兴通讯就是在赌3G。”
TD终端更成为中兴通讯在3G投入上的重中之重。“我们已经推出了5款定位各不相同的TD终端。”罗忠生表示，中兴在中国移动第一轮招标中中标的U980手机，两个多月来销量占所有终端销量的30%。“这款手机主打的就是可视电话，这将是我国3G应用很长时间内的一个主要卖点。”
可以说，中兴通讯是本土品牌押宝TD的一个典型。除中兴通讯之外，宇龙酷派则把双网双待方面的技术，以及以运营商定制为主的销售渠道作为主要优势。针对不少用户既想“尝鲜”、又不想更换号码的想法， 宇龙酷派推出的6260手机在一定程度上实现了差异化。海信TD事业部副总经理池震宇也表示，海信计划在今年推出7款TD终端，涵盖从1000元～5000元的价格区间，与2G产品接近。而多普达则将于六七月份开始批量生产首款基于Windows Mobile系统的TD-SCDMA高端智能手机，打出的则是“GPS导航”牌。
“多媒体化、电脑和电话的兼容、网络功能的内置、设计的个性化、业务的智能化，都将在TD终端上得到很好的体现。集成化会成为TD乃至其他未来3G终端的一种发展趋势，将会把各种电子类产品的应用和功能逐步地集成到3G的手机上来。”TD产业联盟秘书长杨骅表示，在业务应用上，则是仁者见仁、智者见智，本土厂商们都已经有了很好的设想。
我国手机入网检测的专业机构——中国泰尔实验室无线通信部副主任李波则用“日新月异”来形容TD终端的入网测试。“从去年9月份到现在，我一直在一线负责TD无线终端的入网测试，最开始的时候我们遇到了不少问题，但是厂商们都积极地进行解决。白天我们在实验室完成测试、提出问题后，厂商的工程师就在晚上解决问题，经过了这样辛苦的过程，最近的测试相对来说比以前顺利了很多。”李波说。
洋品牌欲后来居上
本土品牌的努力已经有了初步的收获。截至2008年6月6日, 21家企业的38款TD终端产品获得了工业和信息化部颁发的入网许可证。这其中，本土品牌占了大多数。
但国外手机品牌也加快了进军中国TD手机阵营的步伐。6月10日，继摩托罗拉和飞利浦之后，诺基亚发言人称，公司将在2008年上半年开始在中国市场销售TD终端。而不久前，三星、LG也各自推出了第一款TD手机，并进入国内市场。至此，除索尼爱立信仍然坚守WCDMA阵营之外，主流的国外终端企业都已经介入TD终端生产。
可以预见的是，国外手机厂商进入国内市场后，凭借巨大的品牌号召力和丰富的销售经验及渠道，将会在销售领域直接冲击国产手机，瓜分不多的TD手机份额。根据市场分析机构“三电咨询”发布的一份报告，截止到5月20日，通过市场化渠道销售的TD手机仅有3000部左右。三星、LG等在招标中份额不大的洋品牌在TD终端销售方面的表现相当强劲。
而国产TD手机整体质量还不尽如人意，存在电池使用时间过短、机器启动慢等各种问题，与国外成熟的TD终端相比仍有差距。“国产的TD终端普遍存在着两方面问题。”李波告诉记者，首先，在一些TD/GSM双模终端中，GSM制式的性能需要进一步完善，尤其是以前没有做过GSM制式手机的厂商需要在这方面加强; 其次，很多TD终端的音频质量都不达标。
对此罗忠生的解释是，TD终端在试商用期间暴露出来的各种问题，其实是3G发展阶段中的问题。“TD不是万恶之源，而是整个3G发展遇到了一些问题，只是TD走得更前一些，做了先驱。我们应该理性地看待TD终端。”
不过，值得注意的是，目前进行的测试和试商用正是终端和网络的磨合期，现在出现的信号不稳、待机时间短、电池发热等问题虽属于正常现象，但为此承担大量资金投入和品牌形象损失的却是国内的终端企业。国外品牌等到TD网络相对成熟时才进入，无疑可以充分利用这个优势，并避免初期的诸多问题，实现“后发制人”。
此外有消息称，在深圳已经有相当一部分“黑手机”厂家正在开发CDMA和TD手机。由于这些厂家不做入网检测，既能省费用，又加快了新品的上市速度，并且没有通过入网检测的“黑手机”销售时还可以规避增值税，一旦形成规模，本土品牌借TD打翻身仗的胜算无疑将会变得更小。
得运营商者得天下
国外厂商的虎视眈眈已经成为本土TD品牌挥之不去的压力。那么，在终端逐步完善的情况下，本土品牌如何才能进一步扩大用户？
“TD产品必须由运营商主推才能让产业链更好地发展。”一位业内人士表示，随着运营商对手机的影响力逐年增大、手机定制份额的递增，2007年，手机定制已经占我国手机销售总量的20%。TD终端的销售，更是“得运营商者得天下”。“在未来3G时代，运营商变成手机的最大买家。身兼最大买家和最大卖家的电信运营商，将成为手机市场的决定性力量。”源创未来电信咨询公司分析师汪速指出。
但是作为TD主运营商的中国移动，却并没有在渠道上表现出对国产TD更多的关照。日前，中国移动向宇龙酷派、中兴、三星和LG 4家TD终端厂商开放了北京、天津、上海、广州、深圳、沈阳、厦门、秦皇岛等8个城市的自有销售渠道，并承诺在6月底开放这8个城市50%的自有营业厅。让终端厂商自己进店销售，既避免了集中采购带来的库存压力，还可以联合厂商共同承担销售风险，但开放的4家TD终端厂商，却是本土品牌和洋品牌平分秋色。此外，TD终端社会销售渠道开放太早，缺少一个本土品牌的“培育期”，也使本土品牌过早地与洋品牌直面竞争。
TD双模终端 篇3
小区切换是移动台重要的移动性功能之一,同样也是不同无线通信系统间的主要互操作行为之一。切换包括系统内的切换和系统间的切换,所谓系统内的切换是指在一种无线接入技术内同频或异频小区间的切换,而系统间的切换是指两种无线接入技术间不同小区的切换。
为了向用户提供无缝的通信服务而采用的系统间切换,是双模终端研究必须关心的重要问题之一。双模系统间切换的分析和研究,对于双模终端结构和协议栈接口的实现具有显著的指导作用。同时,切换的触发和测量密不可分,可以说测量结果是触发切换的主要判断依据[1]。因此,笔者将首先对双模单待终端系统间切换的测量过程和切换过程进行研究,然后对双模单待终端系统间切换进行设计与实现。
2 系统间切换的过程描述
系统间切换包括系统间的电路域业务切换,RAT间的分组域业务切换以及系统间并发业务的切换。鉴于篇幅的原因,以系统间的电路域业务切换为例进行研究与实现。
2.1 TD-SCDMA至GSM的切换过程
在TD-SCDMA系统中,陆地无线接入网(UTRAN)可以通过系统消息广播或发送测量控制消息来控制终端中的测量。连接模式下测量过程基本包含测量控制和测量报告。在获取测量参数后,终端根据测量控制消息控制物理层进行持续的测量。无线资源控制子层(RRC)读取物理层的原始测量值,进行相应的平滑处理,形成测量结果。当报告的标准满足时,终端发送测量报告给UTRAN[2]。
UTRAN根据当前的网络情况做出切换判决,发送命令HANDOVER FROM UTRAN COMMAND,要求终端从当前的TD小区切换到满足切换要求的GSM小区。该消息包括无线承载(RB)信元和异系统(inter RAT)信息。inter RAT信息包含一个信元“systemType”,可指示另一个标准所规定的消息,并携带与其他无线接入技术相关的目标小区标识和无线参数。另外,也有可能在终端并没有对目标GSM小区进行测量的情况下,UTRAN根据网络的资源分配和终端的业务情况要求终端切换到GSM小区。
终端接收HANDOVER FROM UTRAN COMMAND消息后,如果处于CELL_DCH状态,将进行系统间切换。如果切换成功,终端检查是否有电路交换域初始直传消息或上行直传消息的递交没有被无线链路控制子层(RLC)成功确认。如果存在这样的非接入层(NAS)消息,将在新建立的GSM连接上重传给网络。一旦离开TDD_LCR模式,终端将清除或设置其变量。如果切换失败,终端将恢复UTRAN配置,建立原有的UTRAN连接,然后发送HANDOVER FROM UTRAN FAILURE消息给网络。网络收到HANDOVER FROM UTRAN FAILURE消息后,将释放在目标无线接入技术GSM中的资源。
2.2 GSM至TD-SCDMA的切换过程
要进行GSM连接模式下对TD-SCDMA小区的测量,终端首先需要从网络获得用于测量的相关参数,然后根据网络要求,判断服务小区的接收信号强度指示(RSSI)是否低于或高于Qsearch_C,若满足条件,则物理层开启GSM连接模式下的TD测量[3]。物理层在完成测量后,就会把TD小区的测量结果上报无线资源管理(RRM),RRM在对测量结果进行整理后形成测量报告,通过上行的慢速随路控制信道(SACCH)有规律地向网络发送测量报告消息。
终端处于连接状态下,网络根据测量报告,触发到异系统小区的切换过程。此时网络将发送HANDOVER TO UTRAN COMMAND消息到终端。在此消息中,除了包含信元“U_RNTI”外,UTRAN可以给终端配置完整的无线承载、传输信道和物理信道信息,或者使用在终端中存储的预定义或缺省无线配置。另外,即使没有预先对目标UTRAN小区及频率进行测量,终端也能接收HANDOVER TO UTRAN COMMAND消息来执行系统间切换。
终端接收到HANDOVER TO UTRAN COMMAND消息后,执行系统间切换过程。终端将维护已建立的信令连接,按照网络的配置消息配置无线承载、传输信道和物理信道。若终端成功地建立了与UTRAN的连接,应在上行DCCH上发送HANDOVER TO UTRAN COM-PLETE消息。当收到HANDOVER TO UTRAN COM-PLETE消息后,UTRAN将认为系统间切换过程成功。如果终端接收到的HANDOVER TO UTRAN COMMAND消息无效或者无法成功切换,将恢复使用切换前的连接,并向网络指示切换失败[4]。
3 双模系统结构
鉴于GSM协议栈已经相对成熟,TD-SCDMA协议栈也已经商用化,在本文中,双模单待终端协议栈的实现思路是,采用TD-SCDMA协议栈结合GSM/GPRS协议栈的方法,在TD-SCDMA协议栈软件模块和GSM/GPRS协议栈模块的基础上,对其进行必要修改,添加交互接口,以实现高性能的双模协议栈软件。
双模NAS层由TD-SCDMA的NAS层修改而成,用于控制接入技术和公共陆地移动网络(PLMN)的选择;在RRM与RRC间设置接口,支持双模工作,以实现模式间切换的控制;L1U和L1G间设置接口,主要用于支持系统间测量,避免不同系统间底层与上层的交互。在单模的情况下,RRC与RRM支持以前的接口进行信息的传递。同时对于电路交换域,RRC与移动性管理子层(MM)、RLC、MAC和L1U层增加接口原语,RRM与MM、数据链路层(DL)和L1G层增加接口原语,便于实现在双模系统间切换时无线资源对各个层次之间的控制功能。相应的双模协议栈结构如图1所示。其中,图中未提及模块的详细内容可以参考TD-SCDMA和GSM的相关协议[3,4],在此不再详述。
4 系统间切换流程设计
以TD-SCDMA至GSM的话音切换为例给出系统间切换流程的设计与实现。
4.1 收到切换消息3G模的处理流程
具体处理流程为:
1)网络收到测量报告后,根据测量报告的内容,作出需要进行切换的决策,并向终端发送HANDOVER FROM UTRAN COMMAND消息。
2)RLC通过原语RLC_AM_DATA_IND把网络发送过来的HANDOVER FROM UTRAN COMMAND消息发送给RRC,要求RRC进行系统间切换。
3)RRC通过原语URRC_HO_START_IND向MM指示开始系统间的切换过程,RRC将停止所有活动。
4)RRC通知L1C和MAC进行系统间的切换,同时向RLC发送原语CRLC_SUSPEND_REQ,请求RLC挂起正在进行的业务。
5)系统间切换开始,RRC向RRM发送原语RR_HO_REQ,命令RRM切换到所要求的GSM小区上,原语里包含HANDOVER COMMAND消息,该消息包括信元目标小区标识、信道参数、同步指示等。
6)RRM接收到RRC发送过来的切换命令后,根据HANDOVER COMMAND消息里面的信元进行配置。
7)切换到GSM成功后,RRM向RRC发送原语RR_HO_CNF,通知RRC该2G模已经配置成功,终端接入到指定的GSM小区上。
8)RRC通过原语CMAC_DEACT_REQ和CRLC_DEACT_REQ对MAC/RLC进行去激活。
9)RRC向RRM发送信号RR_VSD_IND,通知RRM关于MM,CC,SS层消息的发送状态变量值。
10)RRC通过原语URRC_HO_COMPLETE_IND向MM指示系统间切换完成。RRC跳进NULL状态。
11)系统间切换成功后,MM向CC指示新信道的信道模式和信道速率等。
4.2 收到切换消息2G模的处理流程具体处理流程为:
1)当RRM在NULL状态接收到RRC发送过来的RR_HO_REQ命令后,根据切换命令中携带的HAN-DOVER COMMAND消息来进行切换。
2)RRM向DL发送请求DL_CONNECT_REQ(SAPI0),来初始化DL的实体和消息队列。
3)RRM向L1G发送原语MPH_DEDICATED_REQ,请求L1G进入专用模式。RRM此时从NULL状态跳转到异步切换状态。
4)L1G向DL发送原语MPH_DATA_IND,原语中包含PHYSICAL INFORMATION消息,指示了定时提前量,DL再通过原语DL_UNIT_DATA_IND向RRM指示。
5)RRM向L1G发送原语MPH_HO_END_REQ,原语中包含IE定时提前量。此时终端和所切换的GSM小区处于同步状态。
6)RRM向DL发送原语DL_ESTABLISH_REQ,请求DL建立确认模式的数据链路。RRM从异步切换状态跳进异步切换触发状态。
7)DL超帧模式建立成功后,则通过原语DL_ES-TABLISH_CNF向RRM指示。
8)RRM接收到DL发送的超帧模式已建立成功的原语后,向MM发送原语RR_SYNC_IND,指示RRM和MM间同步。同时GSM的L1G请求L1U停止所有活动,回到初始状态。
9)RRM通过原语RR_HO_CNF,通知RRC系统间切换成功。
10)RRC则通过原语RR_VSD_INFO通知RRM关于MM,CC和SS层消息的发送状态变量值。RRM从异步切换触发AHT状态跳转到专有ES0状态(ES0状态是建立SAPI0连接后的状态)。
5 SDL与TTCN协仿真测试
在仿真测试时,采用Telelogic AB Tau的树表结合表示法(TTCN)编写测试例,通过SDL and TTCN Suite4.0提供的规范描述语言(SDL)和TTCN的协仿真功能来进行TD-SCDMA至GSM的话音切换流程测试,完成错误的修改。限于篇幅,这里只截取了该测试用例测试消息序列流图(MSC)的重要相关部分,如图2所示。
6 小结
在TD-SCDMA建设的初期,其覆盖率很难达到GSM系统的覆盖水平,因此有必要实现TD-SCDMA和GSM之间的平滑切换。笔者从技术研发角度出发,详细研究了双模单待终端进行系统间切换的过程及与之相关的测量过程,并重点对双模单待终端系统间话音切换进行了设计与实现,这对TD建网初期保证业务的连续性并提高通信质量具有重要意义。
摘要：首先对双模单待终端系统间的切换及测量过程进行研究。在此基础上,对双模单待终端系统间切换进行了设计与实现,主要给出了协议栈的总体结构设计,并以TD-SCDMA至GSM的话音切换为例给出了系统间切换流程的设计,实现了TD-SCDMA至GSM的切换。
关键词：GSM,TD-SCDMA,异系统,测量,切换
参考文献
[1]李小文.TD-SCDMA第三代移动通信系统、信令及实现[M].北京:人民邮电出版社,2003.
[2]张娟,李贵勇.双模单待终端自动重选[J].广东通信技术,2008,28(2):54-56.
[3]3GPP TS45.008V7.9.0,3rd generation partnership project;technicalspecification group GSM/EDGE radio access network:radio subsystem link control[S].2007.
TD双模终端 篇4
直放站作为移动通信外围覆盖辅助设备, 是基站覆盖的补充, 直放站覆盖应用于基站难于覆盖的信号盲区和弱区。随着3G建设的不断升温, 具有我国自主知识产权的TD-SCDMA在政府的大力支持下, 将会在我国大量推广应用。TD-SCDMA直放站也将在TD-SCDMA网络建设中发挥作用。
由于很多运营商会有两种以上的移动网络 (比如中国联通有CDMA和GSM, 中国移动获得TD-SCDMA的牌照后就会有GSM和TD-SCDMA两个网络, 这在国外也中常见的情况) 。由于技术和观念的限制, 常规做法就是同一站点使用两台直放站 (比如中国联通大江南北的站点都是用一台CDMA加一台GSM直放站) , 然后再合路或分别组网。这样的缺点是重复投资, 维护不易, 而且需要占用较多的安装空间。通常的应用是GSM和TD-SCDMA两个网络, 在需要双网覆盖的站点, 各装一台GSM直放站和一台TD-SCDMA, 然后再合路或分别组网。见图1所示。“GSM+TD-SCDMA”双模直放站的应用是:一台直放站可同时支持两个移动通信系统, 能支持两个网络的覆盖。见图2所示。
本文的主要内容包括:目前现状、对双模直放站作总体设计, 重点在电路兼容设计与同步与控制设计、给出了系统的分析测试结果。
2. 双模直放站的结构框图及各部分原理
说明:以上架构图为逻辑分析, 故意把二个系统清晰分开, 实际有很多共用电路 (比如参考源、控制电路、电源部分、远程通信模组和接口都为共用。)
2.1 双模直放站的工作原理:
2.1.1 GSM部分工作原理
下行信号由施主天线接收后经过双工器, 之后经过低噪声放大器件作信号放大, 之后再经过混波器将信号转到中频, 而混波器的另一个信号是由数字锁相环产生, 而其控制码存放在微控制器中, 由上述的方法可以得到中频 (中频再经由声表面滤波器) 去滤掉其它调制信号再用高线性度的混波器配合本振信号, 将信号转回到通信频道, 之后再用一带通滤波器, 滤掉中频及本振频率, 最后再送到功放, 再由双工器至发射天线。
其上行信号与下行信号处理相同。
监控及控制:主要以数位控制板连接到频段控制模块, 控制数字锁相环的二个寄存器, 使其成频率可调, 同时在其微处理器中亦有程式可控制此直放站之增益, 而当告警发生时亦会藉由此数位控制板传到无线监控回报到网管中心。
2.1.2 TD-SCDMA部分工作原理
工作原理和GSM相同, 只是双工器换成了环形器, 电路中多了几个开关。主要是因为TD-SCDMA采用TDD的双工方式, 上下行同频, 所以无法用双工器把上下行分开, 但由于上、下行电磁波传输的方向不同, 因此采用方向性很好的环形器可把上、下行分开。但在工程中, 由于手机的活动性且施主和覆盖天线和方向性不足, 而且环形器隔离有限, 因此要在上下各加二路旁路开关 (系统上行工作时, 关断下行, 系统上行工作时, 关断上行, ) 这样就能避免上下行互相干扰。
开关控制的原理:采用GPS模块取得与基站系统的同步, 再用高速可编程DSP (主频高达100MHz) 配合高速检波和高速A/D转换电路 (最高可达40MSPS的采样速度) , 通过严格算法推测出第一个上下行转换点的转变时间点。第二个转换点通过PC, 经USB总线写入控制板FLASH (这个转换点须根据实际站点情况设置。) 同样须依GPS脉冲结合严格算法推测出第二个上下行转换点的转变时间点。
然后根据推算出的时间, 严格与GPS时间同步, 在第一个转换点关断直放站的下行, 开启直放站的上行, 在第二个转换点关断直放站的上行, 开启直放站的下行。
3、双模直放站的关键技术
3.1“TD-SCDMA”和“GSM”两个系统电路的兼容技术
射频电路的频率范围约为10 kHz至300 GHz。随着频率的增加, 射频电路表现出不同于低频电路和直流电路的一些特性。在射频下工作的电路需要考虑其分布参数。从微波工作的传输线来看, 其长度可以与工作波长相比拟或更长, 根据电磁场理论, 此时传输线的导体上存在有损耗电阻、电感, 导体之间存在着电容和漏电导。当频率高时这些参数便会呈现出其对能量或信号传输的影响。
R F工程设计必须能够处理在较高频段处常会产生的较强电磁场效应。这些电磁场能在相邻信号线或P C B线上感生信号, 而导致串扰, 并且会损害系统性能。串扰是指当信号在传输线上传播时, 因电磁耦合对相邻的传输线产生的电压噪声干扰。过大的串扰可能引起电路的误触发, 导致系统无法正常工作。回波损耗主要由阻抗失配造成。高回损有两种负面效应:一是信号反射回信号源会增加系统噪声, 使接收机更加难以将噪声和信号区分开来;二是因为输入信号的形状出现了变化, 任何反射信号基本上都会使信号质量降低。目前, 解决串扰问题的主要方法是进行接地层管理, 在布线之间进行间隔和降低引线电感。降低回损的主要方法是进行阻抗匹配。
解决两个系统电磁兼容问题
由于多个系统的高频器件和放大器被局限在一个狭小的空间, 如隔离处理不好, 几个链路间必会互相干扰。包括空间上的隔离、电路上的隔离。
本项目的核心采用了
(1) 多种滤波电路:声表面中频、射波滤波电路、介质滤波电路、腔体滤波电路, 以达到射频链路上的隔离。
(2) 在线路上充分使用ADS仿真软件对电路进行分析、优化及误差分析;保证电路的可行性。
(3) 在PCB板Layout方面:为了避免电路中出现回流耦合:在布板时各部分的电源电路里, 大量的采用了并联供电的方式;
(4) 在接地方面, 整个电路里, 为了使各部分的地处于等电位状态:在电路里各部分的接地端引入了大量的1/4λ线, 在通路偶合电容与供电的去偶电容里采用的0电容 (电容在共振频率状态下其阻抗接近为0) 的方式;在功率放大管的供电, 采用的电感为高Q值且处于自共振频率下的电感量 (此时的电感在该频率下拥有最大的阻抗) , 从而有效地解决电路间互相串扰的的问题。
3.2 低功耗, 微体积
由于双系统直放站共存一个有限的空间且运用时采取的是自然散热, 而双系统直放站解决散热问题是关键。
(1) 因为要使得设备里的所有器件所产生的热量有效地扩散到空气中, 在散热器的选择上采用了散热性能良好的铝型材外壳且采用六面散热等方式。
(2) 为了做到利用有限的散热面积来支持更大的功率, 必须引入低功耗的设计的概念。否则一旦使用过大的散热器, 设备的体积和重量的增加会导致产品成本的上升以及运用时功耗的增加, 从而降低产品的商用价值与市场的竞争力。
(3) 设备要做到的功耗, 关键取决于设计。从器件的选择上和使用上便做要求:第一要选用低电压供电;第二要低电流工作。在小信号放大时, 选用WJ、hittite、SIRENZA公司的放大管子, 如:ECG001;ECG006;hmc478st89;sga-6489;S X A-389等低电压供电且功耗的放大管。大功率的P A及推动级方面选用:三菱与富士通的放大管如:0913a;0915a;F L L357M E;F L L120M K等低电压供电且功耗的放大管;在加上在设计中通过多次试验, 使器件处于最稳定且最高效的匹配状态。
(4) 在基于1、3两点的基础上我们实现微体积但同时还必须考虑到要利于量产和维护, 因此必须考虑安装方便和拆卸方便.
低功耗、微体积设计的关键技术在于:
A.增加器件效率。采用改变器件工作点的技术来增加器件效率;
B.合理布线设计。通过多层叠加器件的方式, 发热大的器件放在外层, 无源或基本不发热的放在内层, 合理利用空间, 在不增加体积的情况下又能不影响散热效率;
C.科学采用合理的散热器结构
3.3 稳定性
MBTF (平均无故障工作时间) 与设备的工作温度及管子的工作状态其相关;重点突出在器件的选择及PCB的Layout设计上面。因此要达到相同的MBTF, 相比单系统设备, 多系统设备必须选用更高品质的器件及更多的可靠性试验的基础上来保证设备的使用寿命。
4、“GSM+TD-SCDMA”双模直放站主要指标测试结果
4.1 GSM的测试结果
GSM达到的指标, 见表1。
4.2 TD-SCDMA主要指标测试结果
TD-SCDMA主要指标测试结果见表2。
5. 结论
由于2G用户群非常庞大, 转网也不是一朝之功, 所以对于新建设的建筑、新开发的风景区及原有的庞大的农村村村通工程的建设, 势必需要2G和3G的联合覆盖。因此“GSM+TD-SCDMA”双模直放站的应用空间将拥有无线的前景。
参考文献
[1]苏华鸿、孙孺石等.蜂窝移动通信射频工程, 北京:人民邮电出版社, 2007
[2]李世鹤.TD-SCDMA第三代移动通信系统标准.北京:人民邮电出版社, 2002
[3]胡兴军.我国TD-SCDMA产业化进展综述[J].通信技术及应用, 2008.2
TD双模终端 篇5
TD-SCDMA是我们国家具有自主知识产权的3G标准, 从标准的开始制定到实施、产品化的整个过程, 国家都给予了大力的支持。经过近几年的发展, TD-SCDMA网络和终端技术已日渐成熟, TD-SCDMA产业链也逐渐完善。在发展的过程中, 会出现第2代通信系统与第3代通信系统同时并存的局面出现, 为了保护运营商的已有投资, 同时在尽量不改变用户原有操作习惯的情况下吸引更多的用户使用3G网络, 促进我们通信行业的蓬勃发展, GSM/TD-SCDMA双模双待终端将会是符合市场需求的产品之一, GSM/TD终端可以让手机同时使用TD-SCDMA和GSM两个网络的功能, 两个网络可以同时在线, 用户既可以使用原有2G网络的功能, 也可以使用新一代通信系统的新业务, 在3G未完善之际可以互相补充, 有效促进第2代通信系统顺利向第3代通信系统平滑过渡。
2 终端架构
双模双待移动终端通过两套完整的TD-SCDMA和GSM通信模块实现, 包括电源管理、应用子模块、基带和射频;这两套模块以串口的方式提供扩展的AT命令集 (L2 API) 封装的接口, 系统还有一套独立的应用处理器作为主控模块, 运行L3通过L2 API对这两套模块进行TD-SCDMA和GSM两网的协同控制, 双模双待终端的逻辑架构如图1所示:
OAL为硬件适配层, L1负责信令、数据处理, 以及硬件驱动, L1将信令和数据经过L1的逻辑之后, 转化为字符流和控制命令, L1层以双网双通特定扩展的AT命令提供给L2, 并规定相应的数据、命令和监控PIN脚。
L2层实现了电话业务、短信业务以及其他数据业务的服务, 并为L3层提供相应的接口调用。
L3主要的目的在于处理多模之间的相同业务的同步协调, 根据L2提供的结构, 为用户AP提供了统一的方法调用。
3 关键技术
3.1 功耗问题
TD-SCDMA智能终端的功耗受无线环境、网络配置、协议栈控制及终端软硬件方案、电源管理、芯片本身低功耗设计及工艺特性等诸多因素影响, 其中起决定性作用的则是终端本身的省电技术。
解决功耗的办法:
(1) 选用制造工艺先进和低功好耗硬件方案, 高集成度芯片本身可以带来低功耗。
(2) 采用高效率的功放, 对功放动态功耗进行管理, 功放的供电电压直接通过基带的DAC来控制, 不同的发射功率和其对应的供电电压满足系统ACLR为原则来确定。
(3) 采用有高效的电源管理技术的操作系统, 延长电池使用时间。
(4) 优化TD-SCDMA终端睡眠过程, 通过周期性睡眠唤醒方式减小功耗。
(5) 利用VAD技术和语音检测技术在近端和远端通话方没在讲话时, 就不需要将接收到的数字数据处理成模拟语音, 从而使DSP的一部分能够放慢工作速度或部分关闭以节省功耗。
(6) 选择待机电流小的外设电路。
(7) 通过对软件代码和算法的优化, 减小指令总线上的翻转概率和对存储器的访问量, 来达到减小功耗的目的。
3.2 RF干扰
(1) 问题分析
双模双待机的RF干扰问题, 解决射频干扰是一个系统工程概念, 通过电路板内部空间设计、天线位置调整、器件选型和电路设计等不断调试和优化, 解决了射频干扰问题。
TD-SCDMA方案支持超低低功耗, 现场测试验证了连续通话时间可达到5~6个小时, 待机时间达到200~300个小时。未来的发展趋势是降低待机功耗, 延长待机时间, 达到300~400小时。同时, TD-SCDMA芯片厂商们则正在采用90纳米工艺, 设计更强多媒体功能的新一代双模芯片, 以降低终端成本和功耗。
将双待机业务进行整合, 尤其是呼叫业务逻辑的设计, 在移动终端中, 当通过与第一通信网进行通信的第一通信模块被请求PS呼叫时, 与第二通信网进行通信的第二通信模块准备其运行并进入低功率模式。当移动终端从第一通信网移动到第二通信网时, 第二通信模块执行对与第二通信网的PS呼叫的初始化。当完成初始化时, 第二通信模块中断通过第一通信网的PS呼叫, 并通过第一通信网执行分组业务通信。
要实现双网双通功能, 则必然要求终端的GSM射频模块工作时, TD-SCDMA的接收机也要同时工作, 这意味着存在GSM发射机的载波对TD-SCDMA接收机的带内泄漏干扰和带外阻塞干扰, 反之亦然。除此以外, TD-SCDMA和GSM内部器件之间的噪声干扰抑制也难以避免。GSM1800MHz对TD-SCDMA的干扰尤其需要关注。
概括起来, TD-SCDMA和GSM的干扰包括以下3类:
第一类:GSM与TD-SCDMA都处于待机状态时的相互干扰:如果GSM和TD-SCDMA都处于监听状态, 相互间的干扰基本可以忽略不计;干扰将会主要发生在GSM或TD-SCDMA中的一个需要发射信号进行状态更新的时候, 如越区切换等。此时发模式的手机将会对收模式的手机产生干扰。可以将其等同于第二类干扰。
第二类:GSM与TD-SCDMA一个处于通话状态, 一个处于待机状态时的干扰情况, 包括GSM信号对TD-SCDMA接收机的干扰、GSM杂散信号对TD-SCDMA信号的干扰、TD-SCDMA信号对GSM的干扰和TD-SCDMA杂散信号对GSM的干扰。
第三类:GSM与TD-SCDMA都处于通话时的情况由于实际情况下不可能发生, 因此不予以考虑。
频率干扰问题是双网双通终端实现的最主要技术难题, 对于整个技术的攻克具有至关重要的意义。
当到达TD-SCDMA接收机的GSM发射信号强度远高于TD-SCDMA基站发射信号强度时, 会导致TD-SCDMA弱信号被GSM信号湮没, 引起TD-SCDMA接收机对TD-SCDMA有用弱信号的解调误码率增加, 即TD-SCDMA接收机灵敏度下降, 严重的会导致TD-SCDMA掉话或者呼叫建立不成功。
(2) 双天线方案
采用双天线解决天线共用问题和频段隔离问题。如果终端的GSM和TD-SCDMA共用一个天线, 因GSM1800和TD-CDMA的使用频段非常近, 当一个网络 (GSM) 的电路大功率发射时, 另一网络 (TD-SCDMA) 的接收电路将不能正常工作。
该解决方法通过TD-SCDMA系统和GSM系统使用各自的天线, 并将两个通信系统的天线极化方向设置为相互垂直实现天线的极化隔离, 这样两个天线只能选择性接收与其极化方向相对应的电磁波信号, 使得两个通信系统彼此屏蔽、不会相互干扰。此外, 两个天线之间相隔一定的距离, 在不影响接受性能的前提下添加部分填充物质, 可以进一步解决频段隔离问题, 使得一个系统在工作时, 不损坏另一系统的器件, 也不会给对方造成干扰。
TD-SCDMA系统和GSM系统天线分别设置在移动终端机体的两侧, 例如移动终端主板的顶部和底部或者前侧和后侧。此外, 天线的极化方向相互垂直, 例如TD-CDMA天线采用水平极化, GSM天线采用垂直极化。因为水平极化天线只能接收或者发射水平极化波, 垂直极化天线只能接收或者发射垂直极化波, 极化方向相互垂直的天线接收或者发射的信号不会产生干扰, 解决了频段隔离问题, 从而保证通信的正常进行。因此TD-SCDMA系统和GSM系统之间可以同时正常工作, 一个系统工作的时候不会对另外一个系统的通信造成影响。
同样TD-SCDMA天线和GSM天线也可以采用±45°极化来隔离, 即一天线采用+45°极化, 另一天线采用-45°极化, 两天线也同样实现极化隔离。
(3) 独立通信模块
使用两个独立的通信模块降低相互干扰, 该解决方案采用现有成熟的GSM模块和TD-SCDMA模块, 两模块之间完全独立, 有各自的屏蔽, 通过接插件和主板相连, 这样有严格分区和屏蔽, GSM模块和TD-SCDMA模块之间相互干扰小。而且为防止干扰信号通过FPC传递, 还采用多个隔离电容和单点接地等措施。
尽量避免两个通信模块同时处于通话工作状态, 为了进一步降低频率干扰, 可以通过软件手段尽量避免两个通信模卡同时处于通话工作状态, 给用户提供更有保障的通话质量。
这种软件手段主要用于主叫和被叫两种情况:
(1) 主叫情形, 即用户可选择任一网络主动发起拨号 (包括语音拨号和数据拨号)
a>检查另一个网络是否已经有正在进行的电话, 如有则提示用户通信功能正忙并取消当前拨号请求;
b>如另一网络没有正在进行的通话业务, 则继续检查另一个网络是否是有正在进行的数据业务, 如有则提示用户先挂断该网络连接并取消拨号请求。
c>如另一网络既无数据业务又无通话业务, 则按正常流程拨号。
(2) 被叫情形, 即当有电话呼入时
a>如另一个网络正在进行通话, 则发出来电提示音, 并在界面上提示用户是接听还是挂断新的来电, 若用户选择接听新的来电则断开旧的来电, 然后将新来电相应通信模块的音频通道与声卡和MIC相连。若用户选择挂断, 则直接挂断新来电, 若用户一直没有做出选择则等待20~30秒后终端主控模块要求系统挂断新的来电。
b>如另一网络正在进行数据业务使用中, 如果用户选择接听了新的来电则断开当前数据业务。否则继续当前数据业务。
c>如另一网络既无数据业务又无通话业务, 则按正常流程进行来电处理。
(4) 增加干扰控制模块
在TD-SCDMA射频前端增加干扰控制模块, 该干扰控制模块包括可供选择的专用干扰抑制通路和非专用干扰抑制通路。
如果TD-SCDMA基带处理模块判断终端内GSM模式的发射信号对TD-SCDMA接收信号的干扰情况, 如果判断为存在干扰或可能存在干扰, 则TD-SCDMA基带处理模块向干扰控制模块发送控制信号, 干扰控制模块将专用干扰抑制通路接入射频接收链路;若判断为无干扰, 则干扰控制模块将非专用干扰抑制通路接入射频接收链路。
优化电源管理电路, 使GSM和TD-SCDMA直接从电池取电, 然后独立进行管理。为了防止电源相互干扰问题, 通过一系列的隔离滤波电路, 保证GSM和TD-SCDMA都能得到充足而又“纯净”的电源供给。
3.3 两网协同问题
解决两网协同问题的难度在于要保证使用单模终端时的用户体验, 不能因为两网协同影响用户在任一网络的使用体验, 例如终端的处理速度不能明显降低, 而且不能改变原有单模业务流程。
实现双网双通有效协同要从通信架构、处理器、业务逻辑和UI 4个方面进行重新设计:
(1) 首先要对以往传统的通信架构进行改造, 必须从呼叫架构上支持双待机通信, 两个网络的呼叫即相互独立 (两个线程) , 又需要对共享的资源进行同步。
(2) 采用3个独立的处理器, 包括GSM/TD-CDMA各单独一个通信处理器, 加上一个应用处理器, 应用处理器协调系统资源, 对两个网络进行调度。
(3) 定义完整的双待机业务逻辑, 并在此基础上形成规范, 双待机业务逻辑既要给用户带来方便实用的用户体验, 又要体现运营商利益和实现运营商业务, 事实上, 双待机业务规范, 就是由这些业务逻辑、业务策略和一些体验规范所组成的。
(4) 双待机用户界面的设计体现了双待机业务规范的要求, 在每项具体的业务:呼叫、短信、通话记录、联系人等等都要体现两个网络并存的概念。
为了解决两网协同问题, 必须在现有TD-SCDMA上增加GSM模块, TD-SCDMA模块作为主控模块, 该主控模块具有如下的功能:
(1) 在终端待机时, 根据接收到的G S M和T D-SCDMA网络信息等, 控制外围接口和UI界面, 例如同时显示GSM和TD-SCDMA网络信号质量、显示时钟等。
(2) 在终端待机时, 根据用户的操作, 激活相应的模块, 并将消息和数据发送到相应的模块。例如用户输入拨打号码并选择某个网络发送时, 主控模块激活某个网络的模块进入拨打和通话状态。
(3) 用户在某个网络通话期间, 如果有来自另一个网络的来电, 主控模块会保持原通话模块的状态, 指示另一个网络的模块与网络进行后台通信, 例如获取来电号码, 同时主控模块控制外围软件显示来电或者播放来电提示音等。
(4) 用户在某个网络通话期间, 如果有来自另一个网络的短消息, 主控模块会保持原通话模块的状态, 指示另一个网络的模块与网络进行后台通信, 例如获取和保存短消息, 同时主控模块控制外围软件显示短消息提示或者播放短消息提示音等。
4 结束语
双模双待移动终端一直被认为是3G建网初期最适合的终端产品之一, 在TD的发展过程中, 我们将会看到越来越多的双模移动终端出现, 本文介绍了一种实现双模移动终端的体系结构, 对于实现双模双待移动终端中出现的关键性技术难题进行了分析与研究, 最终给出了解决方案, 经工程实践证明, 这些方法能较好的解决在双模双待终端设计与实现中出现的功耗过大导致的待机时间短, 信号相互干扰使得通话质量变差以及双网共同工作时业务相互影响等问题, 经设计出的双模双待终端能顺利的工作于TD-SCDMA/GSM双网中。
摘要：在我国具有自主知识产权的TD-SCDMA建网初期, 双模双待终端是较适合的终端产品, 本文针对这种2G/3G网络并存的情况, 提出了一种采用两套通信模块实现双模双待的结构体系, 对实现双模双待移动终端中的关键问题进行了分析, 给出了采用双天线、独立通信模块, 增加干扰控制模块等方式解决双模双待终端的RF干扰等关键问题的解决方案。
关键词：双模双待,TD-SCDMA,移动终端,关键技术
参考文献
[1]张娟, 李贵勇.双模单待终端自动重选[J].广东通信技术, 2008.2
[2]王炎.迎合3G时代的TD-SCDMA终端的发展趋势[J].现代电信科技, 2006.8
[3]张慧媛, 常嘉岳, 张炎.关于移动终端体系架构的探讨[J].中国电信建设, 2005.1
[4]刘东明.3G时代的移动终端发展[J].世界电信, 2007.9
TD双模终端 篇6
考虑到该主动探测系统是双模系统,因而对于基带信号处理板的设计必须综合考虑数字信号芯片的处理能力和基带信号处理板对数据处理的吞吐能力。 为此, 选用高速数字信号处理芯片TMS320C6416作为核心处理器,能够在很大程度上提高系统的处理效率。此外,对于接口的设计,通过EMIF(External Memory Interface)接口实现DSP核心处理器对基带信号的接收,采用改进型乒乓缓存机制实现数据存储功能,从而保证数据的完整性,同时提高DSP的CPU利用率和系统实时处理能力。
1系统基本原理
主动探测系统通过构造并发射伪基站强导频信号, 迫使服务基站区域内的移动终端进行位置更新操作。 移动终端在进行位置更新后会主动上报身份信息,由此可实现对移动终端身份信息的捕获。 该主动探测系统的工作原理如图1所示。
对于GSM网络制式,主动探测系统的工作流程如下:
( 1 ) 探测系统对当前服务基站以及邻小区基站的广播信息进行解析,其目的是构造诱使移动终端产生位置更新所需要的具有不同位置区识别码LAI(Location Area Identifition ) 的伪基站模板[3]。
(2) 移动终端不断地监听邻近基站的信号, 当检测到其中某一基站的广播信号强度高于其他基站信号强度时,将对工作频点作相应调整,在随机接入信道RACH ( Random Access Channel ) 上发送小区切换请求, 移动终端从当前服务小区切换至伪基站所处小区。
(3) 探测设备接收来自移动终端的RACH参数, 利用这些参数构造相应的准许接入信道AGCH(Access Grant Channel)信息并进行发射,移动终端对下行信号中的AGCH信息进行分析。 若AGCH信息为该移动终端的信道描述信息, 则移动终端通过独立专用控制信道SDCCH ( Stand -Alone Dedicated Control Channel)发送含有身份信息的SABM帧。 由此,探测系统可得到移动终端的身份信息, 一般是临时移动台识别码TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity ) 或国际移动用户识别码IMSI (Interna- tional Mobile Subscriber Identification Number ) , 进而实现对移动终端的探测。
对于CDMA网络制式,主动探测系统的工作流程如下:
( 1 ) 探测设备首先接收服务基站下前向链路中的导频信道F_PICH、同步信道F_SYNCH、寻呼信道F_PCH等信号并进行解析,获取当前小区的系统信息并实现全网同步。
(2) 根据当前基站的配置信息, 以探测系统作为伪基站,构造并发送强导频、同步消息和系统消息,诱使周边移动终端进行空闲切换,完成系统初始化过程,进入空闲状态[4]。
( 3 ) 移动终端根据伪基站配置的注册参数( 如注册周期REG_PRD、登记区域码REG_ZONE等)向伪基站发送注册信息。 探测设备通过截获该注册信息,获取移动终端的身份信息(例如临时移动台识别码TMSI、永久移动台识别码IMSI、电子序列号ESN等),实现对移动终端的探测。
2系统设计
主动探测系统的硬件平台组成如图2所示,主要包括PC控制平台、GSM探测模块、CDMA探测模块、 电源和网络等五部分。 在GSM探测模块中,本文针对GSM900和DCS1800两个频段分别设计了相应的射频收发信机。 其中,GSM在900 MHz频段分为P-GSM和E-GSM, 本文统称为GSM900。 另外,PC控制平台可通过网络实现对探测系统的远程操作和可视化界面操作(包括总体控制、信令交互等),实现对探测系统的管理和维护。
主动探测系统硬件架构如图3所示,其由射频收发信机、数字中频收发信机和基带处理板构成。 基带处理板以DSP模块为信号处理核心, 辅以FPGA模块、ARM模块等组成。
主动探测系统的主要工作流程如下:
(1) 基带处理板将经过射频板和中频板后的GSM或CDMA基带信号传输至FPGA1 , 并经由FPGA1的FIFO缓存传输至DSP1。
(2)DSP1对所接收基带信号进行下行同步、 系统消息解析等处理得到当前小区的系统广播消息,并将该系统信息传输至ARM,用于进行信令交互和管理。
(3)ARM将系统广播信息发送至DSP3 ,DSP3据此构造有别于当前服务基站LAI和BSIC的伪基站强导频信息(简称强导频信息)。
(4)DSP3不断地向FPGA2发送强导频信息, 经由中频板、射频板和功率放大器,通过天线进行信号发射,诱导移动终端进行位置更新操作。
(5)DSP2对工作于主频点的上行信道进行检测, 确认是否存在RACH信息,若存在则对该信息所属类型进行判断。
(6) 若步骤(5) 判断所得消息类型为位置更新请求信息, 则将解析所得RACH信息参数经由ARM发送至DSP3 ; 否则返回(5) 重复操作。
(7)DSP3根据接收到的RACH相关信息参数, 构造对应的发送信息予以发射,诱使移动终端进行位置更新操作。
(8)DSP2对移动终端发射的上行信号予以接收, 并解析得出对应的身份信息,进而完成主动探测系统功能。
3主动探测算法的DSP设计
为了满足GSM和CDMA主动探测算法的需求,对硬件的数字信号处理能力提出了较高的要求。 因此,本系统采用性能强大的TMS320C6416数字信号处理器对核心算法进行处理[5]。
DSP通过EMIFA接口收发基带数据, 并进行算法处理。 GSM核心算法流程如图4所示。 DSP1主要负责下行信道信息的解析工作, 主要包括FCCH粗同步、SCH精同步、频偏估计与校正、SCH和BCCH译码等步骤;DSP2主要负责RACH信号的监听和上行SDCCH信道的解析工作;DSP3主要负责根据DSP1解析的广播信息进行相应的导频信号的构造,诱导手机进行位置更新;ARM模块负责DSP之间的参数传递和指令协调工作。
CDMA核心算法流程如图5所示。 DSP1主要负责下行信道信息的解析工作,主要包括导频搜索(粗同步、精同步)、 下行信道频偏估计与校正、PCH帧头确定、SCH和PCH去扰解扩以及解码等步骤;DSP2主要负责上信道时延搜索、同步、最佳解调以及ACH消息解析;DSP3主要负责根据DSP1解析的基站配置信息进行相应的导频信号的构造,诱导手机进行位置更新;ARM模块负责DSP之间的参数传递和指令协调工作。
4异步FIFO接口设计
DSP读写FIFO接口的连接原理如图6所示。 由于GSM调制速率为270.833 kb/s , 系统采样倍率为4 , 量化比特数为12, 则传送至基带板DSP的数据总量为: 270.833 kb/s ×4 ×2 ×2 =4.33 MB/s 。 同理,CDMA码率为1.228 8 Mc/s , 系统采样倍率为4 , 量化比特数为12 , 数据为I/Q两路, 则传送至基带板DSP的数据总量为: 1.228 8 Mc/s ×4×2×2=19.66 MB/s 。 为了满足空口速率的要求,设计的DSP数据收发的FIFO接口速率为40 MB/s。
4.1双模FIFO接口传输速率设计
DSP读写FIFO数据的速率大小由输出时钟ECLK- OUT1和控制寄存器CECTL1决定。 C6000系列DSP异步接口时序具有很强的可编程性。 EMIFA接口每个读写周期是通过配置控制寄存器CECTL1完成的[6]。 每个读写周期由3个阶段组成:建立时间(Setup)、触发时间(Strobe)、 保持时间(Hold)。 建立时间是从存储器访问周期开始(片选,地址有效)到读写选通有效之前的时间;触发时间是读写选通信号从有效到无效之间的时间;保持时间则是从读写无效到访问周期结束之间的时间。 配置每个读写周期为5,即建立时间Setup=2,触发时间Strobe=2,保持时间Hold=1。 由于ECLKOUT1的输出时钟频率为100 MHz, 接口数据位宽为16,所有DSP读写FIFO数据的速率为100 ×2/5=40 MB/s 。 经测试, 接口可以完成数据的正确传输,DSP读写FIFO时序如图7所示。
4.2改进FIFO数据读写及数据处理方法
本系统采用增强型直接内存存取(EDMA)传输方式实现对FIFO数据的读写。 当FPGA1接收射频前端数据使FPGA1中FIFO半满时,FPGA1发送一个下降沿信号, 触发DSP的外部中断4,DSP启动外部中断4对应的EDMA通道,接收一帧数据。 当FPGA2发送数据给射频端时,FPGA2中FIFO半空时,FPGA2发送一个下降沿信号, 触发DSP3的外部中断4,DSP3启动外部中断4对应的EDMA通道,发送一帧数据给FPGA2。 FPGA1发送给DSP1和DSP2的数据需要进行实时处理。在传统的实时性处理系统中,使用乒乓缓存方式进行数据传输处理,即在片内开辟2个缓存:乒缓存和乓缓存。 2个缓存可以同时被访问, 当EDMA正在给乒缓存传输数据时, CPU对乓缓存区数据进行算法处理, 反之亦然。 传统的乒乓缓存机制存在如下两方面的缺点:
(1) 乒乓两块缓存数据长度不能满足算法要求, 给算法处理增加复杂度;
(2)如缓存区空间太大,对FPGA和DSP芯片内部ROM提出了更高的要求;若太小,发生中断4周期短,增加处理中断时间,减少CPU处理数据时间,不利于系统实时性处理。
针对这一问题,设计了一种更灵活的数据传输和处理机制,即开辟多块连续缓存。 EDMA搬移和算法处理流程如图8所示。
DSP在片内L2存储器内开辟了256 KB的缓存buffer ,EDMA使用了链式传输。 C6416有64个EDMA传输通道。 外部中断4对应的EDMA通道号为4, 通道4载入通道参数, 目的地址指向buffer首地址0x60000,每次中断接收一帧8 KB数据,总共传输32帧。 完成一次32帧传输后, 通过EDMA配置,DSP再次载入链接通道参数, 接收数据再次从buffer空间开始位置存放数据。 每次触发中断4,中断函数执行计数器m加1。 传输数据的总长度为(8×m)KB。 CPU对m值进行监测和判断, 如果已传输数据长度满足某一阶段算法处理需求,则进行该阶段的算法处理,然后进入下一次判断,直到所有算法处理完成,解出需要信息,计数器m清零。
5测试及结果分析
本文测试主要完成系统的功能测试,验证整个系统可以进行实时性处理,完成主动探测捕获移动终端身份信息的功能。 系统测试环境为一个30 m×20 m教研室,覆盖有GSM和CDMA通信网络信号。 设备经过执行自动控制、扫频、基站信息解析,进入主动探测功能。 探测设备工作后捕获身份信息情况如图9所示,验证了系统探测功能的有效性。 手机检测到伪基站发射的信号,通过RACH发起位置更新请求。 从图中可以看到设备捕获到手机发送的RACH。 同时, 可以通过捕获到的RACH说明当前设备作用范围内有手机存在。 在96 s内,探测设备解出了10个TMSI、1个IMSI和1个更新PDP上下文成功消息。 由于手机的IMSI是全球唯一,所以可以通过捕获的IMSI判断当前设备作用范围内手机的数量。 从而,验证了系统的探测功能,说明DSP设计可以满足系统的实时性处理要求。
本文介绍了基于GSM和CDMA通信网络的双模移动终端主动探测系统,描述了系统的基本原理、系统的整体架构、模块设计和工作流程;给出了主动探测系统实现的DSP核心算法流程; 为了满足系统的实时性处理,设计了基于异步的FIFO接口,并对FIFO接口接收数据进行了优化;最后进行现场测试,成功捕获到移动终端的身份信息。 本文所设计的双模移动终端主动探测系统是基于2G通信网络的。 由于3G通信网络已经得到广泛普及, 如何设计并实现基于3G通信网络的移动终端主动探测系统将是下一步研究的工作重点。
摘要：针对移动终端用户身份识别的技术需求,设计了一种基于GSM和CDMA双模制式下基带信号处理的主动探测系统。为了满足主动探测系统的实时处理需求,采用高性能的DSP芯片TMS320C6416作为核心处理器,结合其他器件设计硬件系统,完成基带信号处理板中DSP芯片硬件接口的设计。经现场测试结果验证,系统能够实现对开机状态下GSM和CDMA移动用户身份信息的快速捕获,进而表明本设计可满足系统实时性和可靠性的要求。
TD双模终端 篇7
目前用电现场负荷管理终端主要是基于GPRS无线公网通讯与计量自动化主站通信,通信过程存在链路节点多,易受外界干扰等弊端[1,2,3]。随着城市发展建设,各通讯运营商之间竞争激烈,通讯环境愈加复杂多样化,2G通信信号不稳定,尤其是在城市密集区,不同的网络变化多端,工作人员需要频繁到现场更换不同运营商的SIM卡,以使终端能在特定运营商网络通畅时保持上线。通信问题成为影响数据采集的关键问题。现状是国内市场暂无此类产品研究,国内厂商、研究机构暂未有此技术方面的研究。
国内技术方向、技术水平和关键技术:电力负荷管理终端多制式公网通信自适应接口连接在电力负荷管理终端主板电路与公网通信子板电路之间,实现公网通信子板电路与主板电路之间的插拔式连接,可在电力负荷管理终端电路中实现不同制式的公网通信模块的互换。其可不用更换终端,仅更换通信模块,即可实现不同制式网络的互换[4]。该种方法相当于由人工进行网络的选择和切换。
目前,终端采用的通信方式存在一定的局限性,在未来图像、视频等多媒体传输以及更加丰富数据应用情况下,现有2G通信技术难以满足数据传输的需要,势必需要采用通信速率更快更可靠的通信技术[5,6]。因此,本研究采用基于4G技术的双模双卡单待负控终端,能解决上述出现的问题。
1 现有系统的结构及其局限性
1.1 现有系统的局限性
本系统针对现大量存在并运行的通信模块以及今后南网统一标准的终端及模块,开展2个方向的研究:
(1)针对存量终端(已统一上行通信模块结构尺寸),由于无法修改终端嵌入式软件,可在上行通信模块内部,终端与通信模块之间增加一片单片机,用以控制和管理4G通信模块,自动选择优质网络,并转发终端与主站间的通信数据。通过该手段可在不更改现场终端的条件下对终端进行升级,以实现本项目的设计目标。
(2)针对全新招标的设备,可对现有的终端技术要求和通信协议进行增补,技术要求方面增加多模双卡的内容定义,并对通信网络的智能选择做出要求;通信协议方面需增加网络质量信息的内容,包括实时召测和定时任务,增加对4G高速通信的软硬件支持[6,7]。
此方案是从根本上对终端的功能进行补充和完善,提高终端上行通信的可靠性、上线率以及高通信速率。
1.2 现有终端系统及其存在的问题
现有的终端设计框图如图1所示。
现有终端系统大体包括MCU单片机模块、下行通信模块、计量模块、电源模块、控制通信模块、上行通行模块和LCD模块。其中上行通信模块与MCU单片机之间采用UART模式进行数据交换。
现有终端存在的问题:目前根据现有技术条件设计的终端,由图1的硬件框架可以看出,该方案虽然设计简单,成本较低,但是终端的处理能力和接口速度难以满足实际需要[8]。而根据4G网络的高速通讯的特性(LTE FDD Cat 6 (300Mbps DL,50Mbps UL)),对终端的处理能力和接口速度须有更高的要求,因此需要终端设计方案重新进行研究。
本研究主要从两个方面进行改进:
(1)系统的整体处理能力;(2)与上行信道的接口速度需要提高。
2 系统整体设计
本研究根据4G通信和多模双卡通信的特点,对大客户负控终端上行通信模块部分电路进行重新设计,并且编写底层驱动软件,满足模块供电、信号检测及自动切换的需要;对上行模块的架构进行重新设计,满足双天线同时通信互不干扰,并研发一整套基于4G通信技术的多模双卡单待的负荷管理终端。各模块可与核心板通讯,同时也可以单独选择任一运营商来保证系统的稳定性和可靠性[9,10]。
2.1 改进后的系统结构
改进后的终端设计框图如图2所示。由图2可知,改进后的系统采用高速处理器,上行通信与核心板之间采用USB模式连接。
2.2 系统主要模块的设计
终端设计性能:
(1)采用高性能处理器,运行频率高达1G,处理能力强,为高速处理大量数据提供支持,如视频等多媒体数据;
(2)上行通信模块接口改用高速的USB接口,最高传输速率达480Mbps,支持4G模块的高速数据通信;
(3)采用更高速的以太网接口,最高传输速率达1 Gbps,为未来的视频监控等高速、大数据量设备提供支持。
现有上行通信模块设计框图如图3所示。
2.3 模块的设计
加上成本等因素综合考虑,单模块方案更适合后续的大规模推广:
(1)采用多模通讯模块,可同时支持现有的三家运营商,支持双卡盲插自动识别,兼容性强;
(2)单模块设计,对终端电源设计要求较低,相对于GPRS模块无大改动,天线设计也无需考虑同频干扰,设计简单;
(3)采用主集天线和分集天线双天线设计,提高信噪比和接收灵敏度,适应信号恶劣的现场环境,提高终端上线率。
a.多模通讯模块
4G多模全网通讯技术在手机上应用已有一段时间,所谓的全网制式分别为TD-LTE、FDD-LTE、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA1X/EVDO和GSM/EDGE/GPRS,通过该技术,可以使现有的负荷管理终端可以接入国内三大运营商的移动通信网络,大大提高了终端对移动网络的适应性,但目前业界只有高通(Qualcomm)公司推出了完整方案,多应用于商业级手持设备[11]。
工业级应用对模块的EMC (电磁兼容)性能、高低温性能等要求均比较高,需要采用专为电力设备开发的工业级通讯模块才能满足负控终端的使用要求[12,13]。经过对多个品牌通讯模块的性能测试,本课题中选用Neoway公司的“N1”4G LTE全网通讯模块进行进一步研究及测试,双模块和单模块整体设计框图如图4和图5所示。
b.CPU模块
本系统的CPU采用ARM公司生产的Cortex-A系列处理器,适用于具有高计算要求、运行丰富操作系统以及提供交互媒体和图形体验的应用领域。从最新技术的移动Internet必备设备(如手机和超便携的上网本或智能本)到汽车信息娱乐系统和下一代数字电视系统。也可以用于其他移动便携式设备,还可以用于数字电视、机顶盒、企业网络、打印机和服务器解决方案。这一系列的处理器具有高效低耗等特点,比较适合配置于各种移动平台。已广泛应用于各种嵌入式工业设备。
ARM Cortex TM-A5处理器是能效最高、成本最低的处理器,能够向最广泛的设备提供Internet访问:从入门级智能手机、低成本手机和智能移动终端到普遍采用的嵌入式、消费类和工业设备。
Cortex-A5处理器可为现有ARM926EJ-STM和ARM1176JZ-STM处理器设计提供很有价值的迁移途径。它可以获得比ARM 1176JZ-S更好的性能,比ARM926EJ-S更好的功效和能效,以及1 00%的Cortex-A兼容性[14,15]。
c.天线模块
本系统采用主集天线和分集天线双天线设计。
分集接收技术是一项主要的抗衰落技术,可以大大提高多径衰落信道传输下的可靠性,在实际的移动通信系统中,终端常常工作在城市建筑群或其他复杂的地理环境中,分集接收技术被认为是明显有效而且经济的抗衰落技术。
分集的基本思想是将接收到的多径信号分离成不相关的(独立的)多路信号,然后把这些多路信号分离信号的能量按一定的规则合并起来,使接收到的有用信号能量最大,进而提高接收信号的信噪比。因此,分集接收包括两个方面的内容:一是把接收的多径信号分离出来使其互不相关,二是将分离出来的多径信号恰当合并,以获得最大信噪比。
d.结构设计部分的改进
由于现有的标准尺寸SIM卡的卡槽占用面积较大,导致目前的模块盒设计空间无法满足同时安装两张SIM卡的需要,将现行使用的标准尺寸的SIM卡更换为体积更小的Nano SIM卡。通过这样对SIM卡的改进,同时安装两张Nano SIM卡所占用的面积相对于现有的安装一张标准尺寸的SIM卡所占用的面积不会增加太多,可减低通信模块盒结构设计的改造难度。
单模块和双模块条件下,系统性能对比如表1所示。
2.3 新旧系统性能的对比
改进前后系统性能的对比如表2所示。由以上数据对比可知:改进后的系统运行速度、运算能力、上行接口、上行速率、以太网接口的性能得到极大的提高,大大满足实际需求。
3 总结
本研究采用多模双卡单待的模式,实时检测SIM卡状态,监测三网的信号强度及与后台主站的实时通讯情况,如果主网络不能拨上号或与主站通讯不成功的时候,及时切换到待机网络拨号连接主站。可以使终端在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务,良好覆盖地理位置复杂的地区和场所,提供双向、高速、安全的数据通信通道。双网络之间互为备份,无需人工切换模块制式,完全自适应,基于4G技术特点通信速率高、稳定性强、抗干扰能力强。同时,本项目使用了在计量自动化终端领域应用4G移动通信系统的高性能天线技术和多模全网通信技术,提高终端通信速率和可靠性。此外,本系统还可以广泛应用于林业、城市监管、水利、近海岸地形测绘、地质灾害调查、国家安全等遥感遥测领域。
摘要：针对目前用电现场负荷管理终端通信过程存在链路节点多,易受外界干扰等问题,本研究采用了基于4G技术的双模双卡单待负控终端技术,从根本上对终端的功能进行补充和完善,通过对系统硬件的设计,提高了终端上行通信的可靠性、上线率以及高通信速率。结果表明,改进后的系统性能远远高于传统系统性能,极大地满足了实际需求。
