一种模拟通信系统及其部署方法、模拟通信测试方法

本发明涉及无线移动通信，具体来说，涉及一种模拟通信系统及其部署方法、模拟通信测试方法，更具体地说，涉及无线移动通信中的采用模拟物理层支持上下行信令与数据传输及多用户接入的一种模拟通信系统及其部署方法、模拟通信测试方法。

背景技术：

1、根据3gpp(3rd generation partnership project，第三代合作伙伴计划)协议规定，5g(5th generation mobile communication technology，第五代移动通信技术)通信系统的控制面与用户面协议栈如图1所示，控制面协议栈从上到下依次为nas(非接入)层、rrc(无线资源控制)层、pdcp(分组数据汇聚)层、rlc(无线链路控制)层、mac(媒体接入)层和物理层；用户面协议栈从上到下依次为sdap(服务发现应用规范)层、pdcp(分组数据汇聚)层、rlc(无线链路控制)层、mac(媒体接入)层和物理层；其中，物理层位于协议栈最底层，负责完成对上下行数据的编解码，调制解调与信道估计。

2、在如今通信系统快速向服务化、组件化演进的背景之下，基站、核心网的新功能开发需要与终端进行联合测试，但是现有的终端与基站联合测试深度依赖协议栈物理层及其相关硬件，而协议栈物理层(终端侧物理层与基站侧物理层)的开发速度与硬件要求又难以满足联合测试的要求，导致新功能的研发与调测难以推进。

3、针对上述缺陷，oai(open air interface，开发空口软件联盟)项目组提出一种开源的基站与终端，该基站与终端在模拟射频模式下支持纯软件化数据交互，通过在终端与基站的物理层之间建立tcp(transmission control protocol，传输控制协议)连接的方式来替换空口连接，直接将两端物理层生成的iq(i路数据和q路数据)数据通过tcp连接进行传递，从而完成终端与基站在无物理层设备情况下的数据互传。但是其仍然具有物理层的相关数据操作且mac(媒体接入)层与物理层耦合较为严重，导致其采用的软件化接入方法难以迁移到其他通信系统，并且仅支持模拟单个用户接入。是德科技等仪器仪表厂商提出一种多终端模拟器，可以支持模拟多个用户同时接入，但是这种多终端模拟器要求基站具有完整的物理层与物理层器件支持，这在一定程度上也受到了的物理层的相关限制，且购置大量终端模拟仪器也会带来成本的快速上升。中国专利申请cn102421112a提出了一种移动终端模拟器，包括移动终端协议栈与模拟物理层、模拟rlc(radio link control,无线链路控制)模块和模拟mac模块；该移动终端模拟器主要用于配合其设计的仿真系统进行基站功能的仿真测试，通过截取真实终端的mac与rlc层的消息对终端的协议栈进行测试。由于该专利所述的模拟物理层、模拟mac模块与模拟rlc模块仅能接收消息并验证其正确性，无法支持上行信令与数据传输，因此仅能测试移动终端的协议栈的运行是否正常，无法配合回复相应信令来进行基站协议栈的上行相关功能调测；且模拟终端也无法模拟多用户接入，无法帮助基站协议栈与网络进行多用户相关功能测试。

4、尽管现有技术提出的方案中终端与基站联合测试不深度依赖物理层及其相关器件，但是这些方案中的物理层设计仍存在与mac(媒体接入)层耦合严重、依赖物理层硬件设备、不支持上行信令与数据传输及多用户接入等问题，从而不利于基站、核心网新功能的研发与调测。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种模拟通信系统、一种部署模拟通信系统的方法和一种模拟通信测试方法。

2、根据本发明的第一方面，提供一种模拟通信系统，用于模拟终端与基站之间的数据通信过程，所述模拟通信系统包括：模拟终端，其包括终端侧高层协议栈以及基于软件实现终端物理层功能的终端侧模拟物理层；模拟基站，其包括基站侧高层协议栈以及基于软件实现基站物理层功能的基站侧模拟物理层；终端内存，用于存储模拟终端中的数据；基站内存，用于存储模拟基站中的数据；其中，所述终端侧模拟物理层与基站侧模拟物理层之间建立有用于发送数据的模拟通道。

3、在本发明的一些实施例中，所述模拟通信系统包括一个或多个模拟基站。

4、在本发明的一些实施例中，所述模拟终端包括一个或多个用户。

5、在本发明的一些实施例中，每一所述模拟基站均设置有一个或多个小区，且每一所述用户均可连接任意小区。

6、在本发明的一些实施例中，所述模拟通道包括模拟上行通道和模拟下行通道，其中，所述模拟上行通道用于将模拟终端的数据发送至模拟基站；所述模拟下行通道用于将模拟基站的数据发送至模拟终端。

7、优选的，所述上行模拟通道包括模拟随机接入通道、和/或模拟上行共享通道、和/或模拟上行控制通道。

8、优选的，所述下行模拟通道包括模拟广播控制通道、和/或模拟下行共享通道、和/或模拟下行控制通道。

9、在本发明的一些实施例中，所述终端侧模拟物理层包括下行数据接收模块、失步数据处理模块、同步数据处理模块、上行数据发送模块以及第一索引映射模块，其中：所述下行数据接收模块用于接收由模拟下行通道发送的来自于模拟基站的数据并对其进行解析处理后传输至所述第一索引映射模块，以及将解析后的数据存储至所述第一索引映射模块指示的终端内存中的指定存储位置；所述失步数据处理模块用于在模拟终端处于失步状态时访问所述第一索引映射模块以从其指示的终端内存中的指定存储位置读取所述下行数据接收模块存储的数据，并将该数据传输至终端侧高层协议栈处理；所述同步数据处理模块用于在模拟终端处于同步状态时访问所述第一索引映射模块以从其指示的终端内存中的指定存储位置读取所述下行数据接收模块存储的数据，并将该数据传输至终端侧高层协议栈处理；以及，接收终端侧高层协议栈传输的数据并将其解析处理后传输至所述第一索引映射模块，并该数据存储至所述第一索引映射模块指示的终端内存中的指定存储位置；所述上行数据发送模块用于从所述第一索引映射模块指示的终端内存中的指定存储位置读取终端侧高层协议栈传输的数据，并将该数据通过模拟上行通道发送至基站侧模拟物理层；所述第一索引映射模块用于按照预设的终端侧映射规则获取其接收到的数据在终端内存中的指定存储位置。

10、在本发明的一些实施例中，所述第一索引映射模块接收到的数据包括时隙号、帧号以及消息种类；所述预设的终端侧映射规则为所述第一索引映射模块将其接收到的数据的时隙号、帧号以及消息种类求和后做模运算，以获取该数据在终端内存中的指定存储位置。

11、在本发明的一些实施例中，所述基站侧模拟物理层包括上行数据接收模块、传输时间间隔定时模块、数据接口模块、数据发送模块以及第二索引映射模块，其中：所述上行数据接收模块用于接收由模拟上行通道发送的来自于模拟终端的数据并对其进行解析处理后传输至所述第二索引映射模块，以及将解析后的数据存储至所述第二索引映射模块指示的基站内存中的指定存储位置；所述传输时间间隔定时模块用于按照预设的定时规则向所述数据发送模块发送定时消息；所述数据接口模块用于接收来自基站侧高层协议栈的数据并对其解析处理后传输至所述第二索引映射模块，以将解析后的数据存储至所述第二索引映射模块指示的基站内存中的指定存储位置；以及，将基站内存中指定存储位置存储的所述数据接收模块解析后的数据传输至基站侧高层协议栈；所述数据发送模块用于从所述第二索引映射模块指示的基站内存中中的指定存储位置读取基站侧高层协议栈传输的数据，并将该数据通过所述模拟下行通道发送至终端侧模拟物理层；所述第二索引映射模块用于按照预设的基站侧映射规则获取其接收到的数据在基站内存中的指定存储位置。

12、在本发明的一些实施例中，所述第二索引映射模块接收到的数据包括时隙号、帧号、消息种类以及小区id号，所述预设的基站侧映射规则为所述第二索引映射模块根据其接收到的数据的小区id号获取该数据在基站内存中的存储块的位置，以及，将时隙号、帧号以及消息种类求和后做模运算以获取该数据在存储块中的指定存储位置。

13、优选的，所述模运算以10为模。

14、在本发明的一些实施例中，所述预设的定时规则为所述传输时间间隔定时模块按照0.5ms的时间间隔向所述数据发送模块发送定时消息。

15、根据本发明的第二方面，一种部署模拟通信系统的方法，所述方法包括如下步骤：s1、获取两个虚拟机；s2、在两个虚拟机上部署如本发明第一方面所述的系统，其中，模拟终端和模拟基站分别部署在不同的虚拟机上，且终端内存被配置在模拟终端所部署的虚拟机上，基站内存被配置在模拟基站所部署的虚拟机上。

16、根据本发明的第三方面，一种模拟通信测试方法，所述方法包括如下步骤：t1、获取模拟通信测试任务；采用如本发明第一方面所述的系统执行步骤t1获取到的模拟通信测试任务。

17、与现有技术相比，本发明的优点在于：通过将终端与基站的物理层替换为基于软件的模拟物理层，可以使模拟通信系统摆脱现有技术中通信系统对于物理层以及物理层设备的依赖，节省硬件资源；还可以实现模拟终端的无物理层接入操作，且不受物理环境变化的影响，接入测试更加稳定；同时模拟终端与模拟基站可以正常的进行上下行信令与业务数据传输；还可通过启动多个用户线程来模拟多用户接入基站的不同小区，更好地配合基站高层进行多用户相关功能的开发与整个基站与终端协议栈工作状态测试；模拟物理层与mac(媒体接入)层的接口设计简单，与其他协议栈层级耦合性弱，可迁移性强。