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范文一：3GPP+LTE协议栈RLC层AM传输模式的设计与实现(1)
第2l卷第6期 重庆邮电大学学报(自然科学版) V01.21No.6 2009年12月 Journal of Chongqing University of Posts and Telecommunications(Natural Science Edition)Dec.2009
3GPP LTE协议栈RLC层AM传输模式的设计与实现
邓亚平1,付红1’2,谢显中1,施渊籍2,张玉成2,石晶林2
(1.重庆邮电大学计算机科学与技术学院,重庆400065;2.中国科学院计算技术研究所,北京ioomo)
摘要:针对3GPP最新发布的LTE(10ng term evolution)Release 8标准,研究了LTE空中接口协议栈无线链路控 制(radio link control,RLC)的子层确认(acknowledged mode,AM)传输模式的设计与实现机制。主要介绍了LTE无 线接入网空中接口协议栈的结构,详细阐述了空中接口协议栈中RLC的AM数据传输模式的运行原理,最后根据 协议设计了一种具体在协议栈软件中实现AM传输模式的方法。
关键词:LTE标准;E-UTRAN;协议栈;RLC;AM
中图分类号:TN915.04文献标识码:A 文章编号:1673-825X(2009)06-0704-06
Design and realization of RLC AM transmission mode
in 3GPP LTE radio protocol stack
DENG Ya—pin91,FU Hon91’2,XIE Xian.zhon91,SHI Yuan-ji2,ZHANG Yu.chen92,SHI Jing.1in2
(1.College ofComputer Science and Technology,Chongqing University of Postsand Telecommunications,Chongqin9400065,P.R.China; 2.Institute of Computing Technology,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,P.R.China)
Abstract:Based on the 3GPP long term evolution(LTE)Release 8standard released recently,the mechanism of desig-ning and realizing radio link control(RLC)acknowledged mode(AM)transmission mode in LTE radio protocol smck Was studied.The structure of air interface protocol stack in LTE radio access network Was introduced.then the design principle of RLC AM transmission mode Was analyzed,and a method Was proposed to realize the AM transmission mode in LTE air interface protocol smck software based on 3GPP standard.
Key words:LTE standard;E—UTRAN;protocol stack;radio link control(RLC);acknowledged mode(AM)
0引 言
LTE项目是3G的演进,它改进并增强了3G的 空中接口技术,在20MHz频谱带宽下能够提供下 行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率…。目 前为止,3GPP已经基本完成LTE核心技术的标准 草案制定工作(3GPP R8),但其版本还在不断的修 订当中,预计2010前后才会有稳定版本。世界上的 各大通信厂商和科研机构都正抓紧进行基于LTE 标准的预研和开发工作。
1LTE空中接口协议栈
E—UTRAN空中接口是指UE(user equipment) 和E—UTRAN之间的接口。空中接口协议可以分为
收稿日期:2009-01一ll 修订Et期:2009.10.19
基金项目:国家自然科学基金项目资助(90604016) 用户平面和控制平面。其中,控制面负责用户无线 资源的管理、无线连接的建立、业务的QoS保证和 最终的资源释放;用户面则主要负责数据的正常传 输。
LTE用户面的协议栈主要分为MAC(media ac-ces￥contr01),RLC(radio link contr01),PDCP(packet data
converge
protoc01)等子层如图1所示。其中 PDCP层主要负责从无线承载到传输模式的映射; RLC层主要提供从传输模式到逻辑信道的映射; MAC层主要负责从逻辑信道到传输信道的映射; PHY层完成从传输信道到物理信道的映射心引。
图1空中接口用户面协议栈结构
Fig.1Radio interface user plane protocol stack structure
万方数据
第6期 邓亚平,等:3GPP LTE协议栈RLC层AM传输模式的设计与实现 ?705?
LTE控制平面的底层协议和用户平面相似,而 上层的RRC(radio i℃￥ollrce contr01)层和非接入子层 NAS(non.access stratum)是控制面最重要的部分,其 中空中接口对NAS控制是透明的。在真实网络中, UE既可能处于空闲状态,也可能处于业务传输状 态。对UE的不同状态,RRC和NAS子层有不同的 协议状态与之对应,从而对不同活动状态下的UE 进行管理。E—UTRAN的RRC子层主要承担广播、无 线接口寻呼、RRC连接管理、无线承载控制、移动性管 理、uE测量上报和控制等功能‘引,如图2所示。
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图2空中接口控制面协议栈结构
Fig.2Radio interface control plane protocol stack structure 2RLC层AM传输模式
2.1LTE协议栈RLC子层
LTE协议栈RLC子层的功能由RLC实体实现, RRC管理RLC层的配置。RLC层主要由RLC层实 体组成,一共包括5个实体,分别是TM(transparent mode)发送实体、TM接收实体、UM(unacknowledged mode)发送实体、UM接收实体、AM实体。对于在 eNB(evolve nodeB)端配置的RLC实体,在UE端也 配置了一个同等的RLC实体,反之亦然。RLC实体 从上层接收RLC SDU(service data unit)(RRC,PD? CP),并通过下层(如MAC和物理层)将RLC PDU (packet data unit)发送给对端的RLC实体,反之亦 然。一个RLC PDU可以是RLC数据PDU,也可以 是RLC控制PDU。如果一个RLC实体从高层接收 到RLC SDU,它是通过RLC和高层的服务接入点 (service access point,SAP)接收的,将SDU转化成 PDU后,RLC实体通过单个逻辑信道向下层传输 RLC数据PDU,反之亦然。当传输RLC控制PDU 时,使用与传输数据PDU相同的逻辑信道M J。
RLC实体采用下面的3种模式来传输数据:透 明模式(TM),非确认模式(UM)或确认模式(AM)。 因此,RLC实体可以分为TM实体、UM实体和AM 实体。TM实体被配置为传输TM实体或接收TM 实体;UM实体被配置为传输UM实体或接收UM实 体;AM实体由传输端和接收端组成。传输TM RLC 实体,传输UM RLC实体,AM RLC实体传输端从上 层接收SDU并通过下层向它的对等接收端实体或 者实体接收端发送PDU。接收TM RLC实体,接收 UM RLC实体,AM RLC实体接收端向上层发送 SDU,并接收其对等的发送实体或者实体发送端通 过下层传输过来的PDU。
RLC层各实体均支持任意大小的字节对齐的 SDU的发送。无论是RLC层控制PDU还是RLC层 数据PDU,RLC层各实体均需要在MAC提供传输 机会的时候,进行SDU组成PDU并传送给底层。 2.2RLC层AM数据传输模式
2.2.1AM实体与AM传输数据
AM传输模式实体模型如图3所示。AM实体 可配置成通过DL(down link)/UL(up link)DCCH (delicate control channel)或者DL/UL DTCH(deli— cate traffic channel)逻辑信道传输和接收RLC PDU, 该实体传输的是AMD PDU,AMD PDU分段或状态 PDU。其中AMD PDU主要用于AM RLC实体进行 高层PDU的传输,针对RLC SDU的首次传输和无 需重新分割的AMD PDU的重传情况。AMD PDU 分段也主要用于AM RLC实体进行高层PDU的传 输,当AM RLC实体进行AMD PDU或AMD PDU分 段重传时,需要进行再分段的情况下用到。状态 PDU则用于AM RLC实体接收侧向AM RLC实体 发送侧通告成功接收的AMD PDU和丢失的AMD PDU信息。
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传输缓冲 .警控制一I啦) SI)U甬=新组装l I,1廿
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1分段和级联I I岙f‘缓冲I l移J÷RI』:尖I
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图3AM传输模式实体模型
Fig.3AM transmission mode entity model
AM RLC实体发送端将RLC SDU组装为RLC PDU,主要功能为根据MAC层选择的TB传送块大 小对RLC SDU进行分段或串接。AM RLC发送端 支持RLC PDU的重传(ARQ),即如果需要重传的
万方数据
?706? 重庆邮电大学学报(自然科学版) 第21卷
RLC PDU或RLC PDU分段和MAC层新分配的TB 块大小不匹配,AM RLC实体可将重传RLC PDU或 RLC PDU分段再分割为新的RLC PDU分段,再分 段次数没有限制。AM RLC发送端将PDCP层的 RLC SDU组成RLC PDU或将RLC PDU组成RLC PDU分段后,在发送前需在RLC PDU或RLC PDU 分段中添加相应的RLC头。
AM RLC实体接收端收到RLC PDU分段后,首 先检测RLC数据PDU是否重复,丢弃重复RLC数 据PDU,然后对RLC PDU重排序,其次通过检测 RLC PDU或RLC PDU分段丢失,并要求对等端AM RLC实体发起重传,最后将按序排列的RLC数据 PDU组成RLC SDU,并向PDCP层递交。在进行 eNB间切换时,AM RLC实体接收端需将乱序的 RLC PDU组成RLC SDU并向PDCP递交,并丢弃不 能组成RLC SDU的RLC PDU,初始化相关的状态 变量和停止相关定时器。
2.2.2AM模式滑动窗1:7控制机制
1)AM模式发送窗口控制。
AM实体发送端有2个窗口,分别为传输窗口 和状态接收窗口。当旧(A)≤SN
为AM传输模式下滑动窗口的大小),保证超过玎 (MS)的数据包得不到发送的机会,保证超过VT(MS) 的新数据包在前面rr(A)移动后,才能被发送。rr(s) 初始化为0,保存将发送的PDU的SN值大小。
①k:山上山刈舀毕k:。 J。, J。,
③
姐LL‘
Q l!I Z 13I垒I三I垒I 2l
J(。, J。,
图4AM模式发送窗口控制
Fig.4AM mode send window control
图4所示的AM模式发送窗口控制示意图中, 白色方块代表从上层接收到数据,并已将数据发送 出去,黑色方块代表数据收到相应的ACK。假设发 送窗口的大小为5,初始时,旧(5)和仃(A)均指向 将发送的0号PDU,而此时发送窗13上限VT(MS)为 5,VT(MS)在窗口移动过程中一直保持VT(MS)=
2)AM模式接收窗口控制。
接收端各参数的情况,VR(R)初始化为0,在收到 PDU』Ⅳ=VR(尺)时进行更新。VR(MR)=VR(R)+ AM_window_size,保证不接收SN>VR(MR)的数据, 并且有馏(H)≤VR(MR)。VR(x)初始化为 NULL,属于定时器的指针。馏(MS)初始化为0,保 存即将发给发送端的状态PDU中对应的确认收到 ACK消息的PDU—SN。VR(H)初始化为0,收到 PDU中最高SN的下一个PDU的SN号。上传重组 SDU的时机为当收到的PDU_SN=馏(R)时,重组 上传窗口外的PDU以及SN=VR(R)的分段序号连 续的各个PDU。
①醒VR也R ()
.,J… f f
VRt M&1vR【b)\
VR(,,) 馏fMS)
③VR(R) 啪(M.R)④惯;月) VR(M.R)
且土:山uk且土:a蚶k
垤。!,)1憎7MS,
州VⅣR’}MS) 川VR(H)’
() (,
图5AM模式接收窗口控制(正常情况)
Fig.5AM
mode receive window control(normal situation) 图5所示为AM模式接收窗口控制(正常情 况)示意图,黑色方块代表收到,但未做重组上传 SDU操作的数据,白色方块代表重组上传完毕的数 据。假设接收窗口大小为5,初始时,3个基本参数 馏(R),VR(MS),VR(日)相等,并都指向即将收到
万方数据
第6期 邓亚平,等:3GPP LTE协议栈RLC层AM传输模式的设计与实现 ?707?
的0号PDU,接收窗口的上限VR(MR)始终保持等
于馏(R)加上窗口大小。假设此时收到了0号
PDU,将VR(MS)向前移动到最小的、还未收齐所有
PDU分段处,即将VR(MS)指向1号PDU,VR(MS)
代表需要递交给发送端发送的状态PDU所需要的
ACK捌值,此时该PDUjⅣ等于馏(R),于是将该
PDU重组并上传,并且将馏(尺)更新到1号PDU
位置,并更新馏(MR)值。此时接收到的PDU—SN
等于馏(H),于是将馏(何)更新为l,即又回到了
初始状态,可以进行正常的接收,则正常地接收(没
有丢包的情况)流程不断的循环。
①群ffq㈣,[!显习
.吐:山!.娃:山叫叫墨瓮甚
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VR(MS) ER(ⅣJ
② 坩婶J 馏{馘(鹏)rfj鬲鬲鬲毛莳]
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③几_Ⅳ押一r,圆
刨皿吐吐。山Lu。===
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④ ?R(R)IR(x)VR(MR) I — T — _m , -b n g i 2*J ' l
皿吐出。山L叫。监 T f
图6AM模式接收窗口控制(异常情况。
重排序定时器非超时)
Fig.6AM mode receive window control(abnormal situation, reorder window timer not expires)
图6所示为AM模式接收窗口控制(异常情况, 重排序定时器非超时)示意图。图6中所示为在收 到0号PDU后,没收到1号PDU,而收到4号PDU (由于4号PDU在窗口之内,故被放进接收缓冲 区),此时将馏(日)移动到5号PDU的位置,并启 动定时器,将定时器指针馏(x)指向馏(日)的位 置,即5号位置。在定时器未超时的情况下,收到了 2号PDU。将不作任何操作,仅将PDU放进接收缓 冲。若随后收到1号PDU,即收到断点处的PDU, 于是进行重组上传操作。馏(尺)代表指向断点的 值。将髓(R)和VR(MS)移向下一个SN最小断点 处,即3号位置,并将缓冲区中3号前的所有PDU 重组上传。馏(R)移动后,VR(MR)也随之移动到8号位置。由于此时4号PDU还未被上传,故此时定 时器仍在继续运行,并且定时器指针也不变。
图6中,如果收到0号PDU后,收到4号PDU, 启动定时器,然后又收到2号PDU,但随后并未等l 号PDU到来,此时定时器将超时。RLC AM实体会 将馏(.】|f)置为NULL,并将保存ACK—SN值的 VR(MS)移向豫(日)处,指明进行下次状态报告时, 报告的ACK_SN从当前VR(MS)开始。定时器超时 后,并不移动馏(尺)且也并不上传任何PDU。只有 当接收到所有PDU—SN=VR(R)的所有PDU分段 才会向前移动,否则不动。并且只能在豫(尺)移动 后,重组并上传缓冲区中PDU—SN小于馏(尺)的 PDU以及PDUj’Ⅳ=vR(R)的连续PDU分段。
3RLC层AM传输模式实现机制 RLC层AM传输模式在系统运行过程中主要涉 及到数据发送流程、数据接收流程。数据接收流程 又可细分为普通数据的接收流程,状态PDU的接收 处理流程,以及polling字段的处理流程。可以进一 步将AM模块划分为6个子模块:初始化子模块、数 据发送管理子模块、状态控制子模块,发送窗口管理 子模块、接收窗口管理子模块、PDU解析和处理子 模块,如图7所示。子模块与子模块之间相互配合 完成AM传输模式的发送与接收流程。
i一一一一一一一一一'云j隔一一一一一一一一一.1状态控制『J模块
发送窗口管理子模块
接收窗lJ管理产模块
l数据发送管理l lPDL解析币¨处理I:
I￡燮l ￡堡丛l:
图7RLC层AM传输模式模块划分
Fig.7RLC layer AM transmission
mode module partition RLC层AM模式数据发送流程如图8所示。数 据发送流程开始于PDCP子系统,根据上层来的数 据的UE标识、radio bearer标识将上层数据挂到PD. CP与RLC之间的公共数据结构上,等待MAC的通 知,得到通知后再从该公共数据结构上取得数据。 在MAC给RLC发送模块调度信息后,RLC发送模 块对调度信息进行简单的分析,若是AM模式的数 据,则调用AM模块的数据发送管理子模块的 process—AM—sched—info(),数据发送管理子模块将 根据传递进来的参数寻址到公共数据结构中的相应 UE和相应的逻辑信道下面,得到PDCP发来的PD.
万方数据
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重庆邮电大学学报(自然科学版)
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CP
PDU,具体的寻址过程为首先在公共数据结构中 找到相应的radio beaer节点,然后看状态PDU是否 有数据,若有数据则先取出来发送,再看鼋传队列中
是否有数据,若有,再根据调度信息决定是否需要重
分段,最后看新数据队列的数据,将新数据队列中的
PDCP
PDU取出。然后再调用发送窗口管理子模块
的get_PDU_SN()和状态控制子模块的get—polling— bit()获得构建RLC PDU时必要的PDU头参数,然 后数据发送管理子模块将需要发送的PDCP PDU和 构建RLC PDU需要的头信息一起传递给RLC发送 模块。
窗口的移动结果将此刻能够重组上传的PDU SN返 回给PDU解析和处理子模块。若接收窗口管理子 模块在管理接收窗口过程中,发现需要发送状态 PDU,那么将设置状态控制子模块的控制状态为预
备建立控制PDU的状态,等待下次传输机会时再构
建状态PDU。当PDU解析和处理子模块获得了能 够重组上传的PDU SN后,使用该子模块自己的add —submit—queue()函数,将相应的一些PDU添加到上 传队列,然后再调用deliver_sdu2pdcp()进行重组上 传。上传过程中调用PDCP子系统提供的rx—pdcp— pdu()将PDCP PDU递交给PDCP层。
图8
RLC层AM模式数据发送流程
Fig.8
RLC layer AM transmission mode data send flow
RLC层AM模式数据接收流程如图9所示。普 通数据接收流程首先开始于RLC接收模块,RLC接 收模块从MAC接收到数据后,经简单的处理,若是 11119RLC层AM模式数据接收流程
AM模式数据,则调用PDU解析和处理子模块的rx— Fig.9
RLC layer AM
t啪smis8ion
mode data receive flow
AM—pau()进行解析处理,在rx—AM—pdu()中,首先 状态PDU接收流程,普通数据接收流程中,当 调用check_AM pdu()对收到的PDU的合法性进行 调用unpack—AM—pdu()解析出PDU的类型,若发现 检查,然后对通过合法性检查的PDU调用unpack一
是控制PDU则调用发送窗口管理子模块的process— AM—pdu()解析出PDU的类型,若是控制PDU则按
status_pdu(),对状态PDU进行处理,并且根据状态
状态PDU接收流程处理,若是数据PDU,则首先进PDU对发送窗13进行移动。同时,根据状态PDU的
行P字段的处理。处理完后,若是重分段PDU则调 结果,将需要重传的的RLC PDU挂到公共数据结构 用add_reseg_pdu()进行重分段的重组,然后再使用 的重传队列下,等待被数据发送管理子模块调出传 接收窗口控制子模块的add—rx—buffer()将该PDU 输。并根据状态PDU对有关状态的定时器进行相 放入接收缓存的队列中,若不是重分段PDU则直接
应的改变。若接收到的状态PDU能够确定某个或 放入接收缓存队列。再将该PDU的趴7调用接收窗
者某几个PDCP PDU的发送成功,那么则调用PDCP I=I管理子模块的update—AM—var()将sⅣ传人接收 子系统的process pdcppdutx_confirminfo()函数将PD-
窗13管理子模块进行接收窗口的管理,并根据接收
CP
PDU发送成功的确认信息递交给PDCP子系统。
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第6期 邓亚平,等:3GPP LTE协议栈RLC层AM传输模式的设计与实现 ?709?
Polling处理流程,普通数据接收流程中调用 unpack—AM—pdu()解析出PDU的类型,若是数据 PDU,首先对P字段进行处理,若发现P字段被置 位,调用状态控制子模块的process—polling()函数进 行P字段的处理,由状态控制子模块来抉择是否需 要创建状态PDU,若需要创建状态PDU,则将状态 控制子模块的控制状态设置为预备建立控制PDU 的状态,等待下次传输机会时由数据发送管理子模 块建立状态PDU,并发送出去。
4结束语
LTE是当前3GPP最重要的研究工作之一,实 现下行100Mbit/s上行50Mbit/s数据速率,获得了 更高的频谱利用率,更优化的信令流程和更短的信 令时延,基于IP承载的更简单网络结构,更强大的 QoS管理机制等№引。目前LTE标准虽已基本完成 核心技术的标准化,但其版本还处在不断地修订当 中,预计2010前后才会有稳定版本。对各大通信厂 商和科研机构来说,提前跟踪LTE标准进行预研和 开发,对于保持竞争力和及时推出新品都是至关重 要的。在接下来的研究和开发工作中,我们将进一 步调研实现LTE协议栈的MAC,RLC,PDCP,RRC 等子层,并完成协议栈软件与物理层芯片,射频芯片 的集成联调,最终形成完整的LTE基站设备,应用 于下一代移动通信系统中。
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作者简介:
邓亚平(1948?),男,重庆人,教授,硕士生 导师。研究方向为计算机网络与通信技 术、网络安全。E-mail:dengyp@cqupt.edu. Cn。
付红(1985一),男,湖北人,硕士研究生。研 究方向为通信网络、网络安全。E.mail:WO-shifuhon91985@sina.corno
谢显中(1966一),男,四川人,教授,博士。 主要研究方向为移动通信技术。E.mail: flesh@equpt.edu.cno
(编辑:王敏琦)
万方数据
3GPP LTE协议栈RLC层AM传输模式的设计与实现
作者:邓亚平 , 付红 , 谢显中 , 施渊籍 , 张玉成 , 石晶林
作者单位:
邓亚平,谢显中(重庆邮电大学计算机科学与技术学院,重庆,400065) , 付红(重庆邮电大学 计算机科学与技术学院,重庆,400065;中国科学院计算技术研究所,北京,100190) , 施渊籍 ,张玉成,石晶林(中国科学院计算技术研究所,北京,100190)
刊名:重庆邮电大学学报(自然科学版)
英文刊名:JOURNAL OF CHONGQING UNIVERSITY OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS(NATURAL SCIENCEEDITION) 年,卷(期):2009,21(6)引用次数:
0次
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范文二：rlc
2008霉繁12鬻 Electrical Measurement&蛐tation Dee.200S 多功能电路参数智能测试仪的设计
王贵恩,郭春香
(广东交通职业技术学院,广州510800)
摘要:设计了基于单片机的电路元件参数餐能测试仪,通过摇僚运算和数字惯性滤波法,
有效地提高了测试精度和稳定性。本仪器具有自动量程转换、实时显示和自动节电等功
能。试验结果显示,本测试仪操作简单,便于携带,相对误差保持在3%范嗣内,适用于电子
元件参数测潼、电路分析和电子产燕检验等领域。
关键词:单片机;RM测试仪;数字惯性滤波;插值
中图分类号:TM933文献标识码:B 文章编号:1001—1390(2008)12---0059—04
The design on a multi-function electric parameter intelligent
apparatus
WANG Gui-en,GUO Chun-xiang
(Gungdong Communication Polytechnic,Guangzhou 510800,China)
Abstract:A circuit
component parameter intelligent apparatus based on single chip computer
is designed to raise test precision and stability witll value insertion and dis!ital continuity
filter,which has a performance of automatic measurement conversion,display in real time
and power down.ne test result has showed that it can be applied in RLC parameter test.
circuit analysis and electronic product check.It is of simple operation.mini volume and 3%
range error.
Key words:single chip computer,RLC parameter apparatus,distal continuity filter,value
insertion
0引言
传统的电路元件参数(包括电阻、电感和电容)测 试一般采角阻抗法、Q表、电褥平衡法等嘲,鼙i将待溺 参数转化为电压和电流,电路调节需手动控制,且需 要连续调节的范围较宽,其电路平衡的判断很难实现 智麓化。灞试操作过程审往往需要调节很多参数,溺 围环境要求高,且仪器本身硬件电路复杂,体积庞大, 不便携带,使用不便。同时,上述方法所测精度受环境 影响,特裁是受温度变化的影响较大,需进行温度补 偿,硬件电路相对复杂。本仪器利用现代单片机技术, 具有操作简单、自动转换量程、体积更小、功能强大、 便予携带窥人槐界面友好等待点。
1正作原理
本测试仪采用由RC振荡器和电容三点式振荡 器,将待测参数信号转换为频率信号的方法,便于单 片机进行信号采集,同时频率信号不易受到环境温度 的影响。其工作原理如下:
1.1测量电阻与电容的Re振荡电路模型
采用由NE555时钟电路构成多谐振电路Ⅸ如图1), 其振荡周期为:
T=ln2(R4+R;)Ck+ln2R;Ck=ln2(R4+2R,)q (1) 式中见为待测电阻;G为放电电容。
格式(1)变形褥:霆;=
f
2(1n2)G
霞。
2酶弭鑫
2
(2) 式中k=ll(21n2Ct).b=Rd2
由式(2)可觅,待测电阻怒与振荡周裳呈线健关 系。为了避免直接采用式(2)计算时引起的菲线性误 差,引入了直线插值算法如下:
选取标准电阻怒,采样图l振荡电路的振荡震期 为五,则在正≤T
2008颦第12期
Electrical
Mea嗣art,ment&Instrumentation
Dec.2008
图1测量电阻的RC振荡电路
周期睹在如下关系:
琏:足,而Ri+I-Ri
L.卜li)
(3)
J/+1--1i
鼗l:式(3)可以看出,憨与电路元件参数无关,这样
可以避免电路元件带来的误差。选用高精度的基准电 阻和增加基准点的个数,可使测量结果的误差保
持在允许的蔻隘内。浏蛩电容的振荡电路与其穗
似,不再赘述。
1.2
测量电感的电容三点式振荡电路模型
测量电感如的电容三煮式振荡电路如圈2所 示,C1、c:分别采用100%V和2200pF的独石电容, 其电容值远大于晶体管极闻电容,故可以忽略极
闻电容,剃振荡溺期为:
(6)
综合式(3)和式(6),得RLC测量插值计算矩阵为:
刚卦
Rl趣e R2趣j R“l趣i
t一瓦夸￡
瓦,一霉 C1一q
C2一C。
G“一ci 互一‰z}夏
瓦,一t
￡1以o￡2乇I kl乇i
墨一%夸t
瓦广霉
弘正 弘l
2
2
r一置
(7)
2硬件电路设计
本测试仪以AT89S52单片机为核心,主要I圭I RC振
荡电路、电容三点式振荡电路、模拟避道、功能按键和
液晶显汞器(LCD)等组成,系统结构组成如图3所示o
I兰型璺竺H跹嬲器r
频率
一功麟
模 纂 l撵按键
l被测电容卜—叫Rc振荡器卜—+
拟 片 1........一
开
地址
机
广”——一
医磊和
奄窖三熹式 关
-l㈣
———●
l嚣示器
振荡器
氍2仃U需
(4)
规钴器
出式(6)可得:
氛:{:寿,
(5)
4仃C
与测量电阻和电容一样,通过测量基准电感的振 荡餍期并采用直线插值算法,可军嚣待i燹l电感疋与其振
一60一
图3系统结构
良糖关缒薮荡电路将待测参数转换茭频率馈号, 经模拟开关与单片机接口,由单片机对其进行采样,
经运算后。测试结果输出到LCD显示。功能按键可实
现待测参数选择、显示结果菇页显示穰系统睡眠唤醒
等功能,量程转换由单片机程序自动实现,使用方便。 3程序设计
本系统采用C51语言编程,频率(或周期)的采样
是程序设计的核心,其精度会直接影响到本测试仪的
精度(主程序流程图参见图4)。频率的测量可以利用单
片税的计时纛计数功麓来实现泻。下蘧对频率黪测量 方法和测量误差做简要分析。 3.1频率的测量方法和误麓分析
设在￡时闯段逡检测裂站个脉冲,粥其脉;孛周甥为 忙如。对￡和凡进行全微分,得:
dT=曼玩+堡d舻鱼一三溉
(8)
斑
瓤
/7,珐2
则r的相对误差为:
~dT:鱼一一dn (9)
~==一
l譬,
T
l
珏
’’
可见,脉冲周期的测量误差主要受采样周期和采
样次数的影响,由单片机程序可以很方便地实现采样
周期和采样次数的精确控潮,因而可大大提高测试精
总第钙卷第516期 2008年第12期
电测与仪表
日ectrical
Measurement&岫tton
VoL45N0516
Dec.2∞8
图4主程序流程图
度。脉冲周期的测量,可采用定时计数和定数计时两
种方法,利用AT89S52单片机的哟和T1两个定时/计数
器中断即可实现。 3.2定时计数法
定时计数法的设计思路为将嗽为定时器,T1设
为计数器,设定哟的定时中断时间t并允许中断,将T1清0,同时启动1D和T1,等待哟中断。在哟的中断服务
子程序中读出T1的计数值儿,即可求出脉冲周期死
采用定时计数法时,单片机计时误差t可忽略,故
可认为dr=0,最大计数误差为一个脉冲,即如一=1代
入式(9)得,
J—dT 坠 :土 I—l=一=一 J
I J一
,l、n
7
若要保证其相对误差不超过o.1%,即l警l≤
0.1%,则有
一.It≤O.1%或n≥100
(11)
若1U没为50ms中断一次,则
码÷≤器署=50斗s势专≥20kHz
(12)
式(12)表明,定时计数法适用于被测频率较高的
场合。
3.3定数计时法
定数计时法的设计思路为将7Iu设为定时器,T1设 为计数器,设定T1的计数中断次数乃并允许中断,将,ID 清0,同时启动阳和Tl,等待Tl中断。在T1的中断服务
子程序中读出TD的计时值t,即可求出脉冲周期L
采用定数计时法时,单片机计数误差血=0,最大
计时误差为—个机器周期,本系统采用了12MHz晶振,
则单片机机器周期为llzs,故虬,lp.s,代入式(9)得:
I塑I_垒:三(13) l—I=一=一 J
I T
l—t
t
7
若要保证其相对误差不超过0.1%,即l警l≤
0.1%,则有
土t>0.1%或￡≥1000txs=lms
(14) 则强上≥上(瑚)斯{≤n(kHz)
(15)
式(15)表明,定数计时法宜用在被测频率较低的
场合。
为了增大本仪表的测量范围,应尽量增大频率的
测量范围,本系统将频率测量范围设定为1Hz一
200kHz。为保证测量精度和缩短测量时间,将频率测
量范围划分量程,在不同的量程内采用不同的测量方
法。根据式(13)和式(16),可将频率测量的范围分为以
下几个量程:
量程1:1Hz—lkHz,采用1次定数计时法测量;
量程2:lkHz一20kHz,采用20次次定数计时法测 量; 量程3:20kHz一200kHz,采用50ms定时计数法测 量。
频率的测量主要由单片机定时器11D和Tl中断来 完成,在某次测量频率后,若发现频率不在本次测量
的量程内,就根据所测量到的频率所在的范围选择相
应的测量方法,这样就可实现自动量程转换。 3.4采样数值滤波
为避免采样数值波动引起显示跳动而产生的误
差,应用数字惯性滤波法抑制采样数值的波动,即采
用软件模拟RC低通滤波电路,以消除高次谐波分量
的影响,实现数值稳定[51。设RC低通滤波电路的输入 信号为地,输出信号为/to,则RC低通滤波的微分方程
为:
du. 11
一+——Un--——Ⅱ:出 RC”尺C‘
将上式离散化,得:
T U o k -/10(k -I ) +击 ‰:百1
IZik
(16) —五一+丽‰2丽
o
16J 即
‰=丽R五C‰,)+而A五t‰ (17) ‰2蕊‰(¨)+而‰
ⅢJ
一61—
总第钙卷第516期 2008年第12期
电测与仪表
Electrtcal Measurement&Inm'u啪mtton
VOIA5No.516 Dec.2伽略
令,赃2i三蠹则----AUo∞t)+(1一A)Ⅱ让(18) 由上式可知,A越大,u。就越平稳,但响应时间会 增大。为兼顾系统稳定性和缩短数值运算时间,软件 设计中设定了门限误差8,通过计算两次脉冲频率偏 差是否达到8,选择是否采用数字惯性滤’波Iq。
肛伊广Q毗蟊Z,-fo∽(,-1)|,I<≥8s (19)="">
为实际检验系统的测试精度,在常温环境下,选 取若干已知标称值的电阻、电感和电容进行测试,测 试结果见表1。由测试结果可以看出,测试数据相对 误差保持在3%以内,满足实际应用的精度要求。 表1测试结果 5结束语
本测试仪利用RC振荡电路和电容三点式振荡电 路,将RLC参数信号转换为脉冲频率信号,充分利用 AT89S52单片机能够精确控制采样脉冲频率信号的 优势,有效地提高了测试精度,并简化了硬件结构。 在非操作状态下,可由单片机控制测试仪系统进入睡 眠状态,也可由功能按键唤醒,因而可由干电池供电, 体积小巧,便于携带。测试功能主要由单片机内部的 定时,计数功能和应用程序完成,通过直线插值和数 字惯性滤波算法,实现自动的量程转换和数值滤波功 能,操作简便。实际测试结果表明,在常温环境下,测 量误差在3%以内,可应用于实际电子元件参数测量、 电路分析和电子产品检验等领域。
参考文献
【l】刘新.如何正确使用LcR测试仪测量电子元件阿.计量与测试技 术,2006,33(5):12—14.
【2】韦以明.基于传感中低Q电感的测量硼.现代电子技术,2007,(11): 138—140.
【3】朱强.数字逻辑电路【M】.北京:机械工业出版社,2005:129-133. 【4】沈晓谷.采用脉冲计数法以单片机实现电容的测量【J】.上海应用技 术学院学报,2006,6(4):290-293.
【5】侯伟,王辉.基=JZDSP的变频电源电参数测量系统明.仪表技术与传 感器,2007.(1):53—57.
【6】王福瑞.单片微机测控系统设计大全【M】.北京:北京航空航天大学 出版社,1998:335—338.
作者简介:
王贵恩(1969一),男,汉族,内蒙包头人,博士,副教授,主要从事自动测 控系统的教学与开发工作。Email:wanggn@gdep.cn
郭春香(1970-),女,工程师,研究方向为仪器仪表。
收稿日期:2008-07—15 (常会敏编发)
(上接第3页)
流差值不宜小于两电流互感器中较大电流值的l/2, 例如较大二次电流为0.5A,则差电流值应不小于 0.25A。
参考文献
【l】国家电网公司营销部组编.国家电网公司输变电工程通用设计.电 能计量装置分册学习读本.中国电力出版社,2008.
【2】彭时雄.500kV高压线路电能计量用电流互感器的现场校验测试技 术L刀.电测与仪表。1999,(1).
【3】彭时雄著.交流电能(电功率)测量综合误差的测量计算及改进技术 【M】.中国电力出版社,2002.
【4】宋继成著.220-500kV变电所电所接线设计【^q.中国电力出版社, 一62— 2004.
作者简介:
丁恒春(1967一),男,硕士,高级工程师,主要从事电测和电能计量技术 方面的研究工作。Emaihdinghengchun@sohu.com
彭时雄(1933一),男,教授级高级工程师,长期从事电测和电能计景技 术方面的研究工作。
牡新纲(1966-),男,硕士,高级工程师,主要从事电能计量技术研究和 管理工作。
崔正湃(1980一),男,硕士,主要从事电测和电能计量技术方面的研究 工作。
收稿日期:2008-08—12 (田春雨编发)
多功能电路参数智能测试仪的设计
作者:王贵恩 , 郭春香 , WANG Gui-en, GUO Chun-xiang
作者单位:广东交通职业技术学院,广州,510800
刊名:
电测与仪表
英文刊名:ELECTRICAL MEASUREMENT & INSTRUMENTATION
年,卷(期):2008,45(12)
参考文献(6条)
1. 刘新 如何正确使用LCR测试仪测量电子元件 [期刊论文]-计量与测试技术 2006(05)
2. 韦以明 基于传感中低Q电感的测量 [期刊论文]-现代电子技术 2007(11)
3. 朱强 数字逻辑电路 2005
4. 沈晓谷 采用脉冲计数法以单片机实现电容的测量 [期刊论文]-上海应用技术学院学报 2006(04)
5. 侯伟 . 王辉 基于DSP的变频电源电参数测量系统 [期刊论文]-仪表技术与传感器 2007(01)
6. 王福瑞 单片微机测控系统设计大全 1998
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范文三：LTE的下行传输模式
LTE 的下行传输模式主要包括以下几种:
1. TM1,单天线端口传输:主要应用于单天线传输的场合。
2. TM2,发送分集模式:适合于小区边缘信道情况比较复杂,干扰较大的情况,有时候 也用于高速的情况,分集能够提供分集增益。
3. TM3,大延迟分集:合适于终端(UE )高速移动的情况。
4. TM4,闭环空间复用:适合于信道条件较好的场合,用于提供高的数据率传输。
5. TM5, MU-MIMO 传输模式:主要用来提高小区的容量。
6. TM6, Rank1的传输:主要适合于小区边缘的情况。
7. TM7, Port5的单流 Beamforming 模式:主要也是小区边缘,能够有效对抗干扰。
8. TM8,双流 Beamforming 模式:可以用于小区边缘也可以应用于其他场景。
9. TM9, 传输模式 9是 LTE-A 中新增加的一种模式,可以支持最大到 8层的传输,主要为了 提升数据传输速率。
10. TM10,传输模式 10是 LTE-A 中新增加的一种传输模式,主要是为了用来支持多小区协 作通信技术,改善小区边缘用户的通讯质量,提升系统的吞吐量。
范文四：远动信息的传输模式
1、 远动信息的传输模式？
循环传输模式、问答传输模式 2、 远动系统配置的基本模式？
1点对点配置2多路点对点配置3多点星型配置4多点共线配置5多点环形配置 3、 SCADA 系统的基本功能？
1完成对各种模拟量、状态量和脉冲电度量的采集和处理，并将处理结果以图形、表格等形式进行显示2当遥测越限、断路器和刀闸变位时，完成越限记录和事故追忆功能，并将记录存档3进行各种计算及统计4对各种采集量及计算量进行在线修改和制表打印5完成模拟屏的显示控制及遥控、遥调操作 4、 数字通信系统包括哪些功能模块？
信息源、信源编码、信道编码、调制、信道、解调、信道译码、信源译码、受信者 5、 简述CDT 规约的帧结构与控制字结构。
帧结构：
控制字结构：P16
控制字有6个字节组成，他们是控制字节、帧类别、信息字数n 、源地址、目的站址和校验码字节，其中第2到5字节用来说明这一帧信息属于什么类别的帧、包含多少个信息字、发送信息的源站址号和接受信息的目的站址号。 6、 遥信的定时扫查模式和变位触发模式
系统对遥信采集有一分辨率指标， 即对同一遥信量前后２次扫查时间间隔。根据分辨率可以设定遥信扫查的时间间隔，一般将遥信扫查置于时钟中断服务程序中，每一个等时间间隔，都要对全部的遥信量进行一次扫查，这样构成的扫查模式为定时扫查模式。 变位触发模式在实时扫查模式的基础上稍加修改则可实现。中断服务程序框图：从A 口读遥信状态＞＞提出变位遥信>>取变位时刻>>向B 口输出遥信状态 7、 逐位比较式转换原理79
把待转换的直流模拟电压与一组成二进制关系的标准电压一位一位由高位至低位进行比较，决定每位是去码还是留码。从而实现模拟电压到二进制数码的转换 8、 数字滤波都有哪些方法？93
一阶滞后滤波法、限幅滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、中位值滤波法、防脉冲干扰的递推平均滤波法。
9、 在断路器控制回路中，KCF 防跳继电器怎样实现电气闭锁？
合闸过程中，如遇永久性故障，因而保护出口继电器触点KCO 闭合，断路器跳闸，启动防跳继电器电流线圈KCF 使触点KFC1-2闭合，若SA 手柄未恢复或其触点卡住，由于防跳继电器触点已经闭合，导致防跳继电器电压线圈带电，从而触点KFC3-4断开，避免合闸接触器KM 再度被触发，即防止了跳跃。（发电厂电气P268） 10、 简述遥控输出接口电路中C 的作用
一方面减小了驱动电路和电源的功耗，另一方面提高了继电器触点动作的可靠性，缩短了触点吸合的时间。 11、 简写远动命令报文（给出主站号0、子站号**、操作性质开关序号或对象）
EB 90 EB 90 EB 90 (同步字) 71 帧类别 03 00 子站号 XX （控制字） 功能码 操作性质 开关序号 操作性质 开关性质 XX (信息字) 功能码 操作性质 开关序号 操作性质 开关性质 XX (信息字) 功能码 操作性质 开关序号 操作性质 开关性质 XX (信息字)
12、 在功率变送器中，PWM 、开关电路、移向电路、加法电路各模块的结论分别是？
1、PWM ：PWM 电路输出电压U0的负正脉冲宽度之差与周期的比值，和输入电压Ui 成正比2、若使u i 对应相电压， u j 对应相电流，则U O 对应单相有功功率，并与有功功率成正比，比例系数可通过R f 调整。3、显然对不同频率的输入信号，电路的增益不变，为常数1，但输出信号的相位移是输入信号角频率的函数。4、输出电压U 与输入电压之和成正比，U 的值与三相功率成正比。调整R f ，可改变比例系数
T 2-T 1R f u i
=?T 1+T 2R i U D
U O =
__
1、 数字通信系统模型并简述各功能模块作用。
信息源：把消息转换成信号输出；信源编码：对信息员发出的信号完成模数转换得到对应的数字信号，对其编码输出一串数字信息; 信道编码：按照一定规则把信息序列M 中添加一些冗余码元，将M 变成码字C ；调制：将数字序列表示的码字C 变成适合在信道中传输的信号形式送入信道；信道：传输信号通道；解调：把从信道收到的两种不同频率、不同相位的正弦交流信号还原成数字序列；信道译码：对接收码字进行译码校验检出或纠正错误码元，从C 中还原成M*；信源译码：变M*为信息源输出S 的对应估值S* 2、 数字锁相的基本原理及工作过程；63.66
发送端发送时钟的周期等于一位码元的宽度，因此接收端接受的数字信息中含有发送端发送时钟的相位信息。接收端可以在接受信息的过程中，以接收到的信息相位为基准，不断调整收端接收时钟的相位，减少收发两端的相位差，从而不至于出现因相位差积累而造成失步。
3、 提高遥信信息可靠性措施？
硬件方面：保证强电系统、弱电系统的信号隔离，通常采用继电气隔离和光电耦合隔离； 软件方面：连续多次读取遥信状态以其每次读取均相同的状态作为遥信状态；此外，遥信的防抖和消躁处理也可用软件方法实现； 4、 详述A/D转换原理、结论、工作过程：
把待转换的直流模拟电压与一组成二进制关系的标准电压一位一位由高位至低位进行比较，决定每位是去码还是留码。从而实现模拟电压到二进制数码的转换。 U O=UR d j *2-j
首先启动脉冲使转换器开始工作。寄存器SAR 全部清零，U O 输出为0。然后定时电路控制逐位比较的节拍，由高位到低位一位一位进行。第一位比较：置d 1=‘1’，这时D/A转换电路输出为U O=UR *2-1，电压比较器比较输入电压U i 与U o的大小。若U i ≥U o则作为留码处理，保留d 1=‘1’；若U i ＜U o，则做去码处理，使d 1=‘0’。第二位比较：置d 2=‘1’，这时D/A转换电路输出U o=d1U R *2-1+UR *2-2，电压比较器比较U i 与U o 的大小，根据比较结果决定第二位d 2是留码还是去码。依次类推，此过程一直到第n 位比较结束 5、 可控硅整流输出控制原理框图分别说明两种调节方式的实现过程
1模拟定值调节方式-U 和Uset 得偏差^u，若其为正，经综合放大，移相控制后的脉冲电压Ug 后移，控制角a 增大，是输出电压下降。反之亦然；2正负增值脉冲调节方式；欲使电压升高，由RTU 输出正增值遥调信号，使脉冲电压Ug 前移，a 减小，电压升高。反之输负增值遥调信号。 6、 遥控遥调的可靠性
1控制执行部件和调节部件由高可靠性灵敏性；2调度端与RTU 通信及RTU 可靠性；如：远程规约中，命令的定义及实现过程以保证之；3RTU 方面使硬件软件具有遥控遥调执行过程正确性的自检功能；4系统设计中，考虑对遥控遥调对象运行状态运行水平进行
R f
u i u j
R i U D
u o =
R f R f R f 1-j ωRC
u i U =U 1+U 2+U 3
R 1R 2R 31+j ωRC
监视的要信遥调回送量用以对控制调节结果监测；5ＲＴＵ供电可靠性 6、（1）b 图工作过程（2）a 图存储器的地址范围和各通道地址 （1）、如图 (b)，AD7506的16路输入量的选通地址由地址线信号AB0~3提供，由于其芯片使能信号EN 高电平有效，因此用AB4反相信号控制前16路，AB4控制后16路，这样AB0~4可选择32路选择量。两片AD7506的输出端OUT 连接在一起送采样/保持器LF398的输入端。采样/保持器需外接一采样电容CS 和调零电路，调节RP1可实现调零工作。S/H信号可用来控制LF398应处的状态。当S/H=1时，LF398处于采样状态，即输出信号与输入信号接通，C S 充电；当S/H=0时，LF398处于保持状态，断开输入信号，输出信号由C S 的电压决定。根据输入信号变化范围，AD574A 设置成双极性输入-5~+5V的量程，RP2和RP3实现零漂和增益的调整。图2-15(b)中AD574A 接成独立工作方式，R/C接收一个负脉冲即启动一次A/D转换，A/D转换结束后输出的12位偏移二进制码数据从DB0~11输出，A/D转换的工作状态由STS 输出信号表示。STS=1表示正在转换中，STS=0表示转换已结束，可读数。此信号作为8031的一个中断源接至INT0。 （2）、a 图中，存储器的地址：2764的地址为000H~1FFFH，6264为2000H~3FFFH。
各通道地址：A/D转换结果数据的低8位DB0~7的地址为4000H ，DB08~11高4位为4001H ， 32路输入量的选通地址为6000H 。
1、遥测：即远程测量，应用远程通信技术，传输被测变量的值。遥信：即远程指示，远程信号，对诸如告警情况，开关位置或阀位置这样的状态信息的远程监视。遥控：即远程命令，应用远程通信技术，使运行设备的状态产生变化。遥调：即远程调节，对具有两个以上状态的运行设备进行控制的远程命令。远动技术是一门综合性的应用技术，它的基本原理包括数据传输原理，编码理论，信号转换技术原理，计算机原理等。远动系统是指对广阔地区的生产过程进行监视和控制的系统，它包括对必需的过程信息的采集，处理，传输和显示，执行等全部的设备与功能。构成远动系统的设备包括厂站端远动装置，调度端远动装置和远动信息。 远动配置是指主站与若干子站以及连接这些站的传输链路的组合体。
2、误码率：错误接收的码元数与传送的总码元数之比。误比特率：错误接收的信息量与传送信息量之比。协议或规约：为了正确地传送和接收信息的一套关于信息传输顺序，信息格式和信息内容的约定。
3、漏同步：当同步字在信道中受到干扰，使其中某些码元发生变位，致使收端检测不出同步字时，称为漏同步。假同步：当接受到的信息序列中，出现与同步字相同的码序列时，在对同步字检测时会把它误判为同步字，造成假同步。位同步的反校：收发端发送时钟和接收时钟的相位差?>π时，数字锁相电路在工作过程中通过相位调整，会使两者的相位继续增加，直到?≈2π，造成两端时序错一位，这种情况称为反校。 4、事件指的运行设备状态的变化，如开关所处的闭合或断开状态的变化，保护所处的正常或告警状态的变化。事件顺序记录是指开关或继电器保护动作时，按动作的时间先后顺序进行的记录。事件分辨率：指能正确区分事件发生顺序的最小时间间隔。
5、A/D转换时间与A/D转换速率：完成一次A/D转换所需的时间，称为转换时间，其倒数称为转换速率。
6、数字滤波就是在计算机中用一定的计算方法对输入信号的量化数据进行数字处理，减少干扰在有用信号中的比重，提高信号的
真实性。死区计算是对连续变化的模拟量规
定一个较小的变化范围。当模拟量在这个规定的范围内变化时，认为该模拟量没有变化，这个期间模拟量的值用原值表示，这个规定的范围称为死区。越限比较：对每一个量用上限值和下限值来规定其允许的运行范围，用这些量的实时运行值与其限值作比较，一旦发现某一量超出允许范围即判为越限，可能是越上限或下限。这时，一方面对这一量越限标志，另一方面要发出信号，这一功能称为越限比较。标度变换又称为乘系数，是将A/D转换结果的无量纲数字量还原成有量纲的实际值的换算方法。事故追忆：把事故发生前后的一段时间内遥测数据的变化情况保存下来，为今后的事故分析提供原始依据。
7、直流采样是将直流的电压信号经A/D转换后得到数字量，数字量的值与直流信号的大小成正比。交流采样是将连续的周期信号离散化，用一定的算法对离散时间信号进行分析，计算出所需的信息。
8、计算机网络：是指通过数据通信系统把地理上分散的、有独立处理能力的计算机系统连接起来，依靠功能完善的网络软件实现网络资源共享的一种计算机系统。
9、调度自动化系统的性能指标：可靠性：系统或设备的可靠性由远动系统的可靠性和计算机系统的可靠性来保证的，包括设备的可靠性和数据传输的可靠性。系统或设备的可靠性是指系统或设备在一定时间内和一定的条件下完成所要求功能的能力。通常以平均无故障工作时间（MTBF ）来衡量，数据传输的可靠性通常用比特差错率来衡量，比特差错率定义为接受比特不同于相应发送比特的数目，与总发送比特数之比。实时性：远动系统的实时性指标可以用传送时间来表示。远动传送时间是指从发送站的外围设备输入到远动设备的时刻起，至信号从接收站的远动设备输出到外围设备止所经历的时间。准确性：数据的标准性可以用总标准度、正确率、合格率等进行衡量。平均无故障间隔时间（MTBF ）：指系统或设备在规定寿命期限内在规定条件下，相邻失效之间的持续时间的平均值。
范文五：MIMO的9种传输模式
TM378门限优化方法
TM9, 传输模式 9是 LTE-A 中新增加的一种模式,可以支持最大到 8层的传输,主要为了提 升数据传输速率。
TM2:单码字发射分集。采用空频块码 (SFBC,Space FrequencyBlockCode)进行空频编码,同一 信息的多个信号副本分别通过多个衰落特性相互独立的信道进行发送, 具有分集增益。 适合 于小区边缘信道复杂,干扰较大的情况,有时候也用于高速的情况 ;
TM3:双码字开环空间复用或单码字发射分集。开环空间复用 (SDM,SpaceDivisionMultiplex)是双流传输, 终端不反馈信道信息, 发射端根据预定义的信道信息来确定发射信号, 采用大 时延循环时延分集 (CDD,CyclicDelayDiversity),主要用于信道质量较好的场景,如小区中心, 以 提 升 空口 传 输效 率 ; TM7:单流 波 束赋 形 或发射 分 集 。基 于 用户 的 专用 波 束 赋形 (Beamforming,也叫 Port5模式 ) ,发射端利用上行信号来估计下行信道的特征,在下行信号 发送时, 每根天线上乘以相应的特征权值, 使其天线阵发射信号具有波束赋形效果, 主要用 于信道环境较差的场景,如小区边缘区域,能够有效对抗干扰。 TM2模式仅包含发射分集 (SFBC), TM3模式内包含开环空间复用 (SDM)和发射分集 (SFBC), TM7模式内包含基于用户的 波束赋形 (Port5)和发射分集 (SFBC),而 TM2/3/7模式间自适应包含以上 3种传输模式。 单小区不同传输模式 (TM)对比
单小区不同传输模式对比测试主要目的是考察在空扰、 50%和 100%加扰场景下, TM2、 TM3
、
TM7、 TM2/3/7模式间自适应四种传输模式的性能优劣,特别是 TM3和 TM7的性能对比, 并为后续全网场景参数优化给出参考。
单小区空扰场景,平均 SINR 接近 20db ,整体信道环境良好,平均下行吞吐量对比结果:模 式间自适应 =TM3>TM7>TM2。信道环境良好,模式间自适应多处于 TM3(SDM),因此两者下 行吞吐量相当 ;TM7(Port5)在小区边缘的波束赋形增益使其平均吞吐量优于 TM2(SFBC)。模式 间自适应 87.13%采样点选择 TM3(SDM)。
单小区空扰场景,业务信道受限,拉远距离:模式间自适应 =TM7>TM2=TM3。 TM3在 540米之后,性能比 TM7差,此时 SINR 为 15db , TM7(Port5)对应的速率为 19.2Mbps ,对应的 MCS 为 19.5,频谱效率介于 CQI10和 CQI11之间。
信道环境较好的条件下, 即小区中心附近区域, TM3的性能好于 TM2和 TM7; 信道环境较差 的条件下,即在小区边缘区域, TM7的性能好于 TM3和 TM2。
单小区 50%加扰场景, 平均 SINR 大于 13db , 整体信道环境较好, 平均下行吞吐量对比结果:模式间自适应 >TM3=TM7>TM2。信道环境较差时, TM3和 TM7的性能优劣取决于无线环境 的恶劣程度,此处两者性能相当,但均优于 TM2(SFBC)。相比于空扰场景, 50%加扰场景模 式间自适应中 TM3(SDM)的采样点比例下降 24%。
单小区 50%加扰场景, 业务信道受限, 拉远距离:模式间自适应 =TM7>TM2=TM3,差距不明 显。 TM3在 400米之后,性能比 TM7差,此时 SINR 为 13.2db , TM7(Port5)对应的速率为 17.7Mbps ,对应的 MCS 为 20,频谱效率介于 CQI10和 CQI11之间。
相比于空扰场景的 540米分界点,由于 50%加扰导致无线环境恶化, TM3与 TM7性能分界 点提前。原因分析:加扰导致 TM3(SDM)的性能恶化较快,原先频谱效率较高的采样点,在 空扰场景下, TM3(SDM)性能要好于 TM7(Port5),但是 50%加扰场景下,采用 TM7(Port5)模 式所获得的性能增益要高于用 TM3(SDM)模式。
单小区 100%加扰场景下,平均 SINR 6db,无线环境整体较差,平均下行吞吐量对比结果:模式自适应 >TM7>TM3=TM2。信道环境恶劣时, TM7(Port5)相对于 TM2(SFBC)有明显的性能 增益,因此 TM7的性能要好于 TM3和 TM2,而 TM3中由于包含了 TM2(SFBC),所以 TM3和 TM2之间的差距较小。相比于 50%加扰场景, 100%加扰场景模式间自适应中 TM3(SDM)的采样点比例更少,仅为 50%, TM7(Port5)和 TM2(SFBC)采样点增幅较大。
单小区 100%加扰场景,业务信道受限,拉远距离:模式间自适应 =TM7>TM2>TM3,差距不 明显。 TM3在 300米之后,性能比 TM7差,此时 SINR 为 12db , TM7(Port5)对应的速率为 16.7Mbps ,对应的 MCS 为 20.5,频谱效率为 CQI11。
相比于 50%加扰场景的 400米分界点, 由于 100%加扰导致无线环境进一步恶化, TM3与 TM7性能分界点更加提前。原因如 50%加扰场景分析所述:信道环境恶劣时,采用 TM7(Port5)模式所获得的性能增益要高于用 TM3(SDM)模式。
不同站间距场景 TM 优化
场景优化主要目的是针对不同站间距场景, 分析测试不同传输模式切换门限参数配置的性能, 总结出参数配置应用建议。
优化场景主要选择密集城区 (站间距 200-300米 ) 以及一般城区 (站间距 400-600米 ) 两种站型的 网络作为参数优化测试的区域。
TM2/3/7模式间自适应算法主要根据频谱效率为门限进行模式切换,频谱效率与业务信道 (PDSCH)质量相关,信道质量指示 (CQI)与频谱效率的对应关系协议已有规定,信道质量指示 (CQI)和 MCS 的对应关系 3GPP 提案也有给出,各个厂家基本一致。模式切换直接根据终端 侧的 CQI 触发。
目前,基站对于终端上报的 CQI 并不能完全信任,需要参考前几次 CQI 上报值和 BLER 进行 统计修正。主要原因:第一, CQI 并不直接表征业务信道 (PDSCH)的信道质量,是根据接收 到的公共参考信号信干比 (CRS SINR)进行计算上报,在 50%加扰情况下,公共参考信号质量 近似业务信道质量。 第二, 协议没有定义公共参考信号信干比 (CRS SINR)与信道质量指示 (CQI)的对应关系,不同终端的算法实现不统一。第三, 不同终端由于接收机灵敏度的不同, 所测 量得到的公共参考信号信干比 (CRS SINR)也不完全相同。
不同的网络负荷会影响传输模式切换门限的频谱效率, 进而影响传输模式的切换。 实际商用 网络中, 网络的负荷是随着用户数的变化而变化的, 而模式切换参数配置是静态的, 不可能 针对不同网络负荷,进行动态调整。考虑到 50%加扰场景与真实网络拟合度较高,因此以 50%加扰场景作为参数优化对象。 对于 TM2/3/7模式间自适应而言, TM3(SDM)和 TM7(Port5)是 TM2/3/7的主要应用模式, TM2(SFBC)是两者之间的过渡模式。本次场景优化主要核心是 针对 TM3(SDM)和 TM7(Port5)的门限切换参数进行优化。
考虑实际网络环境,以 50%加扰场景为参考,优选 TM2/3/7模式间自适应作为传输模式。 TM2/3/7模式间自适应的下行吞吐量增益最明显, TM2性能最差, TM3和 TM7的性能优劣 取决于无线环境,如果小区干扰较小, TM3(SDM)比例高,则 TM3性能优于 TM7; 反之, TM7性能优于 TM3。随着干扰的增加,不同传输模式下行平均吞吐量都呈下降趋势, TM2/3/7模式间自适应的下行平均吞吐量相对最高, TM3下行平均吞吐量降幅最大, TM7下行平均 吞吐量降幅最小。
通过测试,建议一般城区的 TM3/TM7模式间切换门限设置为 CQI10/CQI12;密集城区由于干 扰较大,建议 TM3/TM7切换门限设置为 CQI11/CQI13,提升 TM7(Port5)的比例,提高下行 吞吐量。
1、对 MIMO 描述时,又常提到下行 2*2、 4*4,上行 1*2,这里的概念是指?
2*2、 4*4这些一般是指 MIMO 天线工作在 2T2R ,可以说是两个天线端口两个发射、两个端 口接收。 目前基站侧的天线最大可以做到 8*8模式, 但现网中一般用的 2*2模式。 终端分五 个类型,版本从 1-5,一般的 LTE 终端天线是 1T2R ,即一个发射两个接收。 MIMO 天线的配 置有很多种, SIMO 、 SISO 、 MISO 、 MIMO ,主要是看选择多少个天线端口。 2、跟传输模 式又有什么区别?
先举例:现网用 2T2R 的天线发射用户数据,至于用户的数据怎么发,我们可以选择不同的 传输模式,目前 MIMO 天线有空间复用和发射分集两种,根据不同场景,天线可以自主在 这两个模式中选择,一般是根据 SINR 值判断,天线的这种技术叫 AWS 。空间复用一般是用 来提升吞吐量的,发射分集一般是解决远距离覆盖的。
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