侯海燕 蔣樂天

摘要： 提出了一種可以在計算機上驗證CDMA2000 1xEVDO（EVDO）終端物理層軟件的仿真系統(tǒng).該系統(tǒng)可以模擬實際硬件電路板各個軟硬件模塊的行為，以及模擬和終端物理層軟件相關(guān)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的行為，基于此對EVDO終端物理層軟件進行仿真驗證，提高了新項目的開發(fā)效率.

關(guān)鍵詞：

EVDO； 終端； 物理層； 模擬； 信道； 驗證

中圖分類號： TN 929.533文獻標志碼： A文章編號： 10005137（2018）02025305

A verification methodology for EVDO access terminal

physical layer software

Hou Haiyan， Jiang Letian*

（School of Electronic Information and Electrical Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200030，China）

Abstract：

A simulation system to verify EVDO terminal physical layer software is proposed，which could simulate the actual behaviors of all hardware and software modules in hardware circuit board，and network the side behaviors associated to the terminal physical layer software.The efficiencies of new projects can be improved through simulation verification of EVDO terminal physical layer software.

Key words：

EVDO； terminal； physical layer； simulator； channel； verification

收稿日期： 20180115

作者簡介： 侯海燕（1981-），男，碩士研究生，主要從事無線通信方面的研究.Email：iamhouhaiyan@163.com

導師簡介： 蔣樂天（1975-），男，教授，主要從事系統(tǒng)可靠性和可用性方面的研究.Email：ltjiang@sjtu.edu.cn

*通信作者

引用格式： 侯海燕，蔣樂天.一種CDMA2000 1xEVDO終端物理層軟件驗證方法 [J].上海師范大學學報（自然科學版），2018，47（2）：253-257.

Citation format： Hou H Y，Jiang L T.A Verification methodology for EVDO access terminal physical layer software [J].Journal of Shanghai Normal University （Natural Sciences），2018，47（2）：253-257.

CDMA2000 1xEVDO（EVDO）是國際電聯(lián)ITU采用的國際第三代移動通信標準，其終端物理層軟件驗證系統(tǒng)對終端物理層軟件的開發(fā)及其重要，物理層軟件的開發(fā)較為復雜，需要和各種軟硬件模塊交互，對上需要和高層協(xié)議棧交互，對下要控制射頻前端、電源、各種基帶加速器，且各個模塊的開發(fā)同時進行[1].

為在最終目標板系統(tǒng)集成之前，物理層軟件能夠被充分地驗證，提高集成效率，需要有合適的驗證系統(tǒng)在計算機上進行仿真驗證.目前對終端物理層軟件仿真驗證主要分為單元測試和集成測試.單元測試是針對物理層軟件中很小的模塊進行測試，無法將所有模塊串聯(lián)起來調(diào)試，從而無法發(fā)現(xiàn)模塊交互時，可能出現(xiàn)的問題.集成測試可以將物理層軟件全部串聯(lián)起來進行驗證，但由于EVDO終端物理層軟件需要控制硬件加速器，對應就需要模擬硬件加速器的行為，這就產(chǎn)生了一種將物理層軟件和加速器的ResistancesTransistors Logic （RTL）代碼聯(lián)合仿真[2-5]的驗證方法.其中文獻[2]針對CDMA 1xRTT系統(tǒng)設(shè)計了驗證系統(tǒng)，可以模擬物理層軟件的運行環(huán)境，但執(zhí)行效率很低，運行一個測試用例的時間很長，不利于軟件問題調(diào)試.此外，為了驗證物理層軟件，需要對等地提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)的編碼調(diào)制數(shù)據(jù)，這將花費較大工作量，對應功能在終端側(cè)可能是用加速器實現(xiàn)，并不屬于終端物理層軟件范疇，可見相對于驗證目標，其收益并不高.

針對上述缺陷，本文作者給出了一種針對EVDO終端物理層軟件的驗證系統(tǒng)，可以將物理層軟件所有模塊串聯(lián)起來測試，且避免了硬件模擬器完全模擬帶來的驗證復雜性和驗證效率低下的問題.

1EVDO終端物理層軟件驗證系統(tǒng)總體設(shè)計

針對物理層軟件的驗證，需要覆蓋物理層軟件的所有功能，對上需要模擬高層協(xié)議棧的行為，并檢查物理層的反饋是否正確；對下要模擬硬件的行為，支持硬件寄存器、存儲空間的讀寫，觸發(fā)物理層軟件運行所需要的中斷，檢查物理層軟件的配置內(nèi)容及時序.此外需要模擬空口信號的變化以支持測量、重選、切換等功能.

圖1為針對EVDO終端物理層軟件的驗證方案.

如圖1所示，測試引擎模塊讀取測試用例文件中的命令，控制高層協(xié)議棧模擬器、終端硬件模擬器、空口模擬器、網(wǎng)絡(luò)模擬器和時間模擬調(diào)度器，整個驗證系統(tǒng)對物理層軟件進行驗證.

2驗證系統(tǒng)工作機制及示例

2.1驗證系統(tǒng)測試用例文件

驗證系統(tǒng)測試用例文件描述了測試用例包含的測試命令.

2.2驗證系統(tǒng)測試引擎

測試引擎根據(jù)測試用例文件里的測試命令執(zhí)行驗證工作，驗證工作主要分為：1）解析測試用例文件；2）將解析處理的命令發(fā)送給對應模塊；3）結(jié)果檢查；4）測試控制.

2.3時間模擬調(diào)度器

整個驗證系統(tǒng)在windows環(huán)境中運行，需要制定一個統(tǒng)一的時間軸將網(wǎng)絡(luò)時間和終端時間進行同步，終端的各個硬件模擬器每一個步驟的執(zhí)行時間也要依賴于這個統(tǒng)一的時間軸.

假設(shè)晶振調(diào)整的精度為f，EVDO定時調(diào)整精度為1/64碼片，則時間的顆粒度為1/（（109/f）×（1.2288×106×64）） s.

2.4網(wǎng)絡(luò)模擬器

網(wǎng)絡(luò)模擬器模擬和物理層軟件相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)側(cè)行為.

2.5空口模擬器

空中接口模擬器是為了模擬信號在空中傳播的過程.不同小區(qū)的傳播路徑及模擬參數(shù)不同，對應參數(shù)可以由用例指定.

2.6高層協(xié)議棧模擬器

整個EVDO協(xié)議棧分為：物理層、媒體接入層、鑒權(quán)加密層、連接層、會話層、數(shù)據(jù)流層、應用層.

2.7終端硬件模擬器

硬件模擬器模擬硬件的行為，但為了不降低測試效率，本研究只實現(xiàn)部分硬件功能.

2.8驗證系統(tǒng)工作示例

驗證系統(tǒng)工作機制如圖2所示.

圖2中的執(zhí)行步驟如下：

1）T1時刻，系統(tǒng)調(diào)度第一個默認事件；

2）測試引擎解析第一行命令，調(diào)度網(wǎng)絡(luò)模擬器建立小區(qū)；

3）網(wǎng)絡(luò)模擬器計劃在T2開始時，發(fā)送第一個半時隙長度信號，加入一個T2時刻的事件；

4）分析下一條命令如果在Tn時刻發(fā)生，加入一個Tn時刻的事件；

5）T2時刻，觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)模擬器預設(shè)的事件；

6）網(wǎng)絡(luò)模擬器發(fā)送第一個前向半時隙長度信號，將下一個半時隙的信息添加到空口模擬器的信號存儲區(qū)中；

7）網(wǎng)絡(luò)模擬器計劃在T3時刻檢查上行終端反向發(fā)送情況，在T4時刻發(fā)送前向第二個半時隙長度信號，并將其分別加入T3和T4時刻的事件；

8）T3時刻，觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)模擬器預設(shè)的事件；

9）網(wǎng)絡(luò)模擬器檢查此時終端信號的發(fā)送情況，如果信號沒有發(fā)送，則物理層軟件存在問題；

10）T4時刻，觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)模擬器預設(shè)的事件；

11）網(wǎng)絡(luò)模擬器發(fā)送第二個前向半時隙長度信號；

12）網(wǎng)絡(luò)模擬器調(diào)度后續(xù)前向發(fā)送和發(fā)現(xiàn)檢查事件；

13）Tn時刻，觸發(fā)測試引擎預設(shè)的事件；

14）測試引擎通知高層協(xié)議棧模擬器給物理層發(fā)送開機命令；

15）高層協(xié)議棧模擬器給物理層發(fā)送開機命令；

16）物理層軟件處理開機命令，初始化對應硬件.

圖3為驗證系統(tǒng)EVDO終端物理層軟件找網(wǎng)過程示例.找網(wǎng)過程的主要檢驗點為：EVDO終端物理層軟件需要在指定時間內(nèi)完成搜索工作，并將結(jié)果報告給高層協(xié)議棧模擬器，接著要能夠自動啟動后續(xù)同步消息（SYNC Message）的接收，將譯碼結(jié)果報告給高層協(xié)議棧模擬器，并基于SYNC Message的譯碼結(jié)果調(diào)整定時，使終端與目前網(wǎng)絡(luò)的定時同步.

3實驗驗證及結(jié)果分析

作者基于本驗證系統(tǒng)對EVDO終端物理層軟件的基本功能設(shè)計測試用例，這些基本功能包括：找網(wǎng)、空閑態(tài)睡眠喚醒過程、隨機接入、進出連接態(tài)、連接態(tài)前向控制、連接態(tài)反向控制、測量、功率控制、重選、切換等.

實驗結(jié)果表明，本文作者描述的EVDO終端物理層軟件驗證系統(tǒng)可以支持EVDO終端物理層軟件的各項基本功能，將物理層軟件的各個模塊串聯(lián)起來集成測試，達到設(shè)計目標.研發(fā)人員可以在缺乏硬件環(huán)境的條件下完成代碼的基本驗證；硬件電路板調(diào)試過程中也利用此驗證系統(tǒng)并行分析，構(gòu)造類似用例，發(fā)現(xiàn)問題，有效地提高了軟件集成的效率.

4結(jié)語

本文作者給出了一種EVDO終端物理層軟件仿真驗證系統(tǒng)設(shè)計.整個驗證系統(tǒng)劃分為七大模塊：測試用例文件、測試引擎、時間模擬調(diào)度器、網(wǎng)絡(luò)模擬器、空口模擬器、高層協(xié)議模擬器和終端硬件模擬器.

針對測試用例，提出了一種重復序列的概念，可以靈活支持各種物理層信道內(nèi)容的不同組合，具有可擴展性；時間模擬調(diào)度器讓整個驗證系統(tǒng)變得簡單有序，易于調(diào)試；網(wǎng)絡(luò)模擬器和空口模擬器只模擬必要的功能，簡化了驗證系統(tǒng)的復雜度；硬件終端模擬器設(shè)計了一種“同步+異步”的處理方式，這種方式可以使得驗證系統(tǒng)不用按照硬件實際的時鐘級別進行仿真，有效縮短了驗證時間，提高了驗證效率.

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（責任編輯：包震宇，郁慧）