專利名稱：分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)互聯(lián)技術(shù)設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分布式的無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，尤其涉及一種利用套接字實(shí)現(xiàn)分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)各個(gè)處理器之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信近年的爆炸性發(fā)展，通信和信號(hào)處理系統(tǒng)也變得越來越復(fù)雜。與此同時(shí)，各種新技術(shù)的發(fā)展，如快速、廉價(jià)的數(shù)字信號(hào)處理硬件、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、片上系統(tǒng)(SOC)等，開始對(duì)通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生重大的影響。通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加使得分析與設(shè)計(jì)所付出的時(shí)間和精力也迅速上升。在另外一方面，運(yùn)用傳統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)諸如第三代移動(dòng)通信、超三代移動(dòng)通信如此龐大和復(fù)雜的電子系統(tǒng)，如同用一磚一瓦建造金字塔，效率低、成本高，且極容易出錯(cuò)。
常用的無(wú)線通信測(cè)試評(píng)估方法有公式推導(dǎo)、計(jì)算機(jī)仿真測(cè)試和硬件仿真測(cè)試?；诠降姆椒ㄔ趯?duì)系統(tǒng)的整體性能提供透徹了解方面是比較困難的，而且公式推導(dǎo)常常是在簡(jiǎn)化模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此準(zhǔn)確度欠佳。在設(shè)計(jì)的早期階段，除了一些理想和過分簡(jiǎn)化的情況外，僅用分析方法評(píng)估復(fù)雜的通信系統(tǒng)的性能是極度困難的。根據(jù)硬件的測(cè)量數(shù)據(jù)評(píng)估性能當(dāng)然是準(zhǔn)確而可信的方法。在設(shè)計(jì)階段后期，這種方法費(fèi)錢費(fèi)時(shí)，不靈活。在設(shè)計(jì)周期的早期由于設(shè)計(jì)的方案選擇對(duì)象可能很多，需要針對(duì)每一種設(shè)計(jì)方案制定不同的硬件測(cè)試方案，這種方法顯然是不可取的。將基于仿真的方法用于性能評(píng)估，幾乎可以按要求的任意詳細(xì)程度建立模型，和基于公式或硬件的方法相比，設(shè)計(jì)空間更好地得到了利用。用基于仿真的方法，可以很容易地將數(shù)學(xué)和經(jīng)驗(yàn)的模型結(jié)合在一起，被仿真的結(jié)果也能用作參考以證實(shí)硬件的功能。
從第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的研發(fā)開始至今，計(jì)算機(jī)仿真測(cè)試已經(jīng)成為了移動(dòng)通信研發(fā)的最有力武器。每一項(xiàng)新技術(shù)或每一個(gè)新系統(tǒng)投入商用之前都是由多家公司或者研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的仿真以檢驗(yàn)其性能。通常的通信系統(tǒng)的仿真測(cè)試分為鏈路級(jí)仿真測(cè)試和系統(tǒng)級(jí)仿真測(cè)試兩方面。系統(tǒng)級(jí)仿真測(cè)試主要是針對(duì)無(wú)線接入系統(tǒng)進(jìn)行仿真測(cè)試。鏈路級(jí)仿真測(cè)試主要是對(duì)通信系統(tǒng)物理層的無(wú)線傳輸技術(shù)(如編碼、交織、調(diào)制和擴(kuò)頻等)進(jìn)行仿真，得到該技術(shù)在不同無(wú)線信道下的性能。仿真結(jié)果主要表現(xiàn)為在不同無(wú)線環(huán)境下的誤碼率(BER)或者誤幀率(FER)與信噪比的關(guān)系曲線。鏈路級(jí)仿真主要有兩個(gè)用途，一是用于檢驗(yàn)無(wú)線傳輸技術(shù)的性能，二是檢驗(yàn)無(wú)線系統(tǒng)的端到端性能，并為系統(tǒng)級(jí)仿真提供數(shù)據(jù)支持。
多輸入多輸出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)無(wú)線通信傳輸技術(shù)具有很好的抗衰落和抗噪聲的能力，從而可獲得巨大的容量。因此，在功率帶寬受限的無(wú)線信道中，多輸入多輸出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)無(wú)線通信傳輸技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率、提高系統(tǒng)容量和傳輸質(zhì)量的重要技術(shù)之一。它的優(yōu)越特性使之成為未來超三代通信系統(tǒng)(B3G)以及第四代通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
針對(duì)多輸入多輸出通信系統(tǒng)的無(wú)線傳輸技術(shù)進(jìn)行評(píng)估所需的運(yùn)算量要比以往的單輸入單輸出通信系統(tǒng)的評(píng)估測(cè)試要大很多。如果再考慮多用戶情況下的測(cè)試，其運(yùn)算量是無(wú)法利用現(xiàn)有的單臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)互聯(lián)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，它將整個(gè)傳輸技術(shù)仿真測(cè)試的運(yùn)算分散到兩臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，從而提高無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試評(píng)估的效率；另外，本發(fā)明將分別在兩臺(tái)不同的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)通過TCP/IP協(xié)議連接了起來，使得發(fā)射機(jī)和接收機(jī)真正實(shí)現(xiàn)了物理分離并且接收機(jī)所接收到的數(shù)據(jù)完全由第三方評(píng)估單位來決定，從而提供給測(cè)試方一個(gè)公平、公開的測(cè)試平臺(tái)環(huán)境，保證了測(cè)試公平性。
本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種利用套接字實(shí)現(xiàn)分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)各個(gè)處理器之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信，包括以下步驟第一步，采用雙線程技術(shù)，即工作線程和用戶界面線程，實(shí)現(xiàn)分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)的主控部分，主控部分的實(shí)現(xiàn)包含兩個(gè)流程第一個(gè)為雙機(jī)通信流程，第二個(gè)為虛擬儀器控制流程；在雙機(jī)通信流程中，信道輸出的數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)后，將讀寫標(biāo)志位即全局變量置為可讀，并將這一事件作為一個(gè)消息告知用戶界面線程，用戶界面線程判斷這一消息屬性之后，調(diào)用網(wǎng)絡(luò)通信模塊進(jìn)行發(fā)送操作，接收機(jī)用戶界面線程的網(wǎng)絡(luò)通信模塊接收到數(shù)據(jù)之后，將讀寫標(biāo)志位即全局變量置為可讀，用以告知工作線程可以從接收機(jī)輸入緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)并調(diào)用接收機(jī)模塊；虛擬儀器控制流程則是利用臨界區(qū)的方法實(shí)現(xiàn)虛擬儀器所處的用戶界面線程與工作線程之間的線程同步；
工作線程主要用于鏈路的計(jì)算，而用戶界面線程將用于虛擬儀器的顯示和實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主機(jī)之間的互聯(lián)通信；使用MFC(Microsoft Foundaation Class微軟基礎(chǔ)類)提供的同步對(duì)象中的臨界區(qū)對(duì)象CCriticalSection保重線程間的同步；利用創(chuàng)建自定義消息的方法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)線程之間的通信；創(chuàng)建自定義消息的方法具體如下 首先定義全局變量const WM_SENDDATA＝WM_USER+100； 在對(duì)話框類的頭文件中DECLARE_MESSAGE_MAP()的前面添加下列語(yǔ)句afx_msg void OnSendData()； 在對(duì)話框類的實(shí)現(xiàn)文件中BEGIN_MESSAGE_MAP()的后面添加語(yǔ)句ON_MESSAGE(WM_SENDDATA，OnSendData)，將消息與消息執(zhí)行函數(shù)代碼捆綁； 編寫OnSendData()發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)；工作線程中，信道處理數(shù)據(jù)完畢后，產(chǎn)生該消息使用語(yǔ)句SendMessage((HWND)pParam，WM_SENDDATA，0，0)，即可向用戶界面線程發(fā)送消息，用戶界面線程根據(jù)自身的消息處理機(jī)制自動(dòng)響應(yīng)該消息，調(diào)用OnSendData()函數(shù)，發(fā)送數(shù)據(jù)；第二步，使用套接字實(shí)現(xiàn)分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)各主機(jī)之間的互聯(lián)首先，使用客戶機(jī)/服務(wù)器模型來實(shí)現(xiàn)各主機(jī)之間的互聯(lián)；將發(fā)射主機(jī)作為服務(wù)器，接收主機(jī)作為客戶機(jī)；其次，將要傳送的信道輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行組包、傳送，組包的數(shù)據(jù)由包頭和包數(shù)據(jù)組成，包頭中的內(nèi)容包括包頭長(zhǎng)度；信道當(dāng)前信息，亦即信道當(dāng)前的狀態(tài)信息，當(dāng)前包是否是最后一包，包數(shù)據(jù)位于包頭后面，它里面儲(chǔ)存的是所要發(fā)送的數(shù)據(jù)；組包完成之后，利用自定義消息的方法，告知用戶界面線程需要發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)，用戶界面線程響應(yīng)該自定義消息之后，調(diào)用套接字中的發(fā)送函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收主機(jī)。
使用套接字實(shí)現(xiàn)分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)各主機(jī)之間的互聯(lián)，采用了TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)；亦即，網(wǎng)絡(luò)傳輸算法；網(wǎng)絡(luò)傳輸算法是將發(fā)射主機(jī)作為服務(wù)器，接收主機(jī)作為客戶機(jī)；網(wǎng)絡(luò)傳輸算法采用自定義消息的方法來實(shí)現(xiàn)工作線程與用戶界面線程之間的通信；按照所測(cè)業(yè)務(wù)的不同，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)荷也不同，網(wǎng)絡(luò)傳輸算法按以下步驟進(jìn)行第一步，發(fā)射主機(jī)和接收主機(jī)之間建立信令規(guī)定；定義接收主機(jī)向發(fā)射主機(jī)發(fā)送“1”表示當(dāng)前包處理完畢，請(qǐng)發(fā)下一包數(shù)據(jù)；發(fā)送“2”表示當(dāng)前信噪比測(cè)試結(jié)束，要求發(fā)射機(jī)變化信噪比，進(jìn)行下一個(gè)信噪比點(diǎn)的測(cè)試；發(fā)送“3”表示整個(gè)測(cè)試完畢；第二步，發(fā)射主機(jī)方發(fā)現(xiàn)信道輸出緩沖區(qū)為可讀，亦即信道已經(jīng)將處理完的數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)中等待網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，工作線程利用自定義消息的方法請(qǐng)求用戶界面線程發(fā)送數(shù)據(jù)；用戶界面線程收到該消息后，工作線程就將處理器的使用權(quán)交給用戶界面線程，用戶界面線程隨即調(diào)用套接字發(fā)送函數(shù)，將信道輸出緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，同時(shí)，將信道輸出緩沖區(qū)的讀寫標(biāo)志置為可讀，以便信道函數(shù)能夠輸出下一包數(shù)據(jù)；用戶界面線程在完成上面的一系列操作后，再將處理器的使用權(quán)交還給工作線程。
第三步，當(dāng)發(fā)射機(jī)方發(fā)送數(shù)據(jù)給接收機(jī)方后，接收主機(jī)自動(dòng)響應(yīng)套接字中的接收數(shù)據(jù)函數(shù)，以接收數(shù)據(jù)；由于接收機(jī)響應(yīng)的消息函數(shù)存在于用戶界面線程中，而在未接收數(shù)據(jù)之前，接收機(jī)一直處于工作線程內(nèi)，在響應(yīng)該消息函數(shù)之后將工作線程掛起，接收主機(jī)接收完數(shù)據(jù)后，將掛起的工作線程重新啟動(dòng)，工作線程發(fā)現(xiàn)接收機(jī)輸入緩沖區(qū)已經(jīng)存放有數(shù)據(jù)，調(diào)用接收機(jī)模塊，誤碼判決模塊進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算；運(yùn)算完畢之后，接收主機(jī)根據(jù)情況不同，即接收機(jī)是否需要下一包數(shù)據(jù)、是否切換信噪比、當(dāng)前仿真是否結(jié)束選擇不同的信令，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸，將信令反饋給發(fā)射主機(jī)，發(fā)射主機(jī)根據(jù)接收機(jī)反饋回來的信令來選擇下一步操作是執(zhí)行結(jié)束當(dāng)前測(cè)試，或者繼續(xù)進(jìn)行當(dāng)前信噪比下的誤碼率測(cè)試，或者切換到下一個(gè)信噪比再進(jìn)行測(cè)試操作。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)荷在100-200M字節(jié)時(shí)，套接字使用CAsyncSocket類的成員函數(shù)AsyncSelect()和IOCtl()函數(shù)；將非阻塞模式的CSocket強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成阻塞模式。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)荷100-200M字節(jié)時(shí)，在發(fā)射主機(jī)和接收主機(jī)程序內(nèi)設(shè)定計(jì)時(shí)器，限定某一個(gè)成功傳送的時(shí)間，若在該時(shí)間內(nèi)接收方已經(jīng)響應(yīng)消息，接收完畢數(shù)據(jù)，則返回；若在該時(shí)間內(nèi)沒有響應(yīng)，則強(qiáng)行調(diào)用接收函數(shù)進(jìn)行接收。
本發(fā)明的有效成果是，本發(fā)明提出了一種分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)各處理器之間互聯(lián)方法，利用套接字將測(cè)試平臺(tái)的各個(gè)處理器利用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接起來，利用TCP/IP協(xié)議能夠保證數(shù)據(jù)無(wú)差錯(cuò)的、順序一致的進(jìn)行傳送這一優(yōu)點(diǎn)，保證了各個(gè)處理器之間數(shù)據(jù)傳遞的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，從而利用此發(fā)明構(gòu)建起分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)的總體框架。


圖1是本發(fā)明分布式無(wú)線傳輸技術(shù)仿真測(cè)試平臺(tái)的模塊組成示意圖；
圖2是本發(fā)明分布式無(wú)線傳輸技術(shù)仿真測(cè)試平臺(tái)數(shù)據(jù)交換接口的基本設(shè)置示意圖；圖3是本發(fā)明雙線程在分布式無(wú)線傳輸技術(shù)仿真測(cè)試平臺(tái)的工作流程示意圖；圖4是數(shù)據(jù)通過互聯(lián)技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)數(shù)據(jù)封裝的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是網(wǎng)絡(luò)算法流程示意圖；圖6是分布式無(wú)線傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)的發(fā)射主機(jī)的界面示意圖；圖7是分布式無(wú)線傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)的接收主機(jī)的界面示意圖。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1所示，整個(gè)測(cè)試平臺(tái)由兩臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)連接的處理器，即發(fā)射主機(jī)和接收主機(jī)組成。其中發(fā)射主機(jī)實(shí)現(xiàn)信源、發(fā)射模塊和信道三個(gè)模塊所完成的功能，而接收主機(jī)實(shí)現(xiàn)接收模塊和統(tǒng)計(jì)模塊的功能。并利用以太局域網(wǎng)，采用互聯(lián)網(wǎng)常用的TCP/IP協(xié)議將這兩部分組織起來，從而構(gòu)成一條完整的無(wú)線通信鏈路。另外，兩個(gè)主機(jī)都配備有虛擬儀器，用以觀察各種統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。比如接收主機(jī)的虛擬儀器可以觀察誤碼率曲線、星座圖。發(fā)射主機(jī)的虛擬儀器可以觀察被測(cè)模塊的頻譜利用率、星座圖以及功率直方圖。而統(tǒng)一性檢測(cè)是為了對(duì)TDD(時(shí)分雙工)以及FDD(頻分雙工)兩種不同制式的雙工方式加以統(tǒng)一的模塊。這樣便于對(duì)兩種不同制式的雙工方式進(jìn)行公平的評(píng)估。
參照?qǐng)D2所示，測(cè)試平臺(tái)的主控程序提供了5個(gè)公共數(shù)據(jù)交換區(qū)，分別用A，B，C，D，E表示，用于前一級(jí)模塊與后一級(jí)模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，或用于虛擬儀器顯示其輸出的數(shù)據(jù)。每個(gè)數(shù)據(jù)交換區(qū)均是系統(tǒng)分配的連續(xù)存儲(chǔ)空間。其中A、B、C三個(gè)數(shù)據(jù)交換區(qū)由發(fā)射主機(jī)開辟，經(jīng)由雙機(jī)通信將C交換區(qū)的數(shù)據(jù)傳送到接收主機(jī)的D交換區(qū)作為接收模塊的輸入，亦即C和D兩個(gè)交換區(qū)中的數(shù)據(jù)完全相同(B和C兩個(gè)交換區(qū)的仿真粒度相同)。
參照?qǐng)D3所示，根據(jù)其給出的工作流程圖對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)。它主要包含兩類流程第一類為雙機(jī)通信流程，第二類為虛擬儀器控制流程。在第一個(gè)流程中，信道輸出的數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)后，將讀寫標(biāo)志位(全局變量)置為可讀，并將這一事件作為一個(gè)消息告知用戶界面線程，用戶界面線程判斷這一消息屬性之后，調(diào)用網(wǎng)絡(luò)通信模塊進(jìn)行發(fā)送操作，接收機(jī)用戶界面線程的網(wǎng)絡(luò)通信模塊接收到數(shù)據(jù)之后，將讀寫標(biāo)志位(全局變量)置為可讀，用以告知工作線程可以從該緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的操作。第二類工作流程則是利用臨界區(qū)的方法實(shí)現(xiàn)虛擬儀器與工作線程之間的線程同步。
為了避免虛擬儀器從各個(gè)接口的緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，用戶界面線程與工作線程中的鏈路計(jì)算程序沖突這種線程間的同步問題，利用MFC(MicrosoftFoundation Class微軟基礎(chǔ)類)提供的同步對(duì)象中的臨界區(qū)對(duì)象(CCriticalSection)來解決線程間的同步。
首先定義一個(gè)CCriticalSection的對(duì)象CriticalBuffer。然后在線程中可能產(chǎn)生沖突的區(qū)域前(即訪問共享資源之前)調(diào)用CriticalBuffer.lock()函數(shù)，將當(dāng)前共享資源封鎖僅為當(dāng)前線程所用，訪問完當(dāng)前共享資源之后再調(diào)用CriticalBuffer.unlock()函數(shù)，釋放當(dāng)前線程對(duì)該共享緩沖區(qū)的操作權(quán)，讓其它線程使用。
其次，由于在Visual C++中，只有用戶界面線程中才能使用MFC(MicrosoftFoundation Class微軟基礎(chǔ)類)類庫(kù)中的類和函數(shù)。而雙機(jī)通信所要使用的CSocket屬于MFC(Microsoft Foundation Class微軟基礎(chǔ)類)類庫(kù)，所以必須將雙機(jī)通信模塊放到用戶界面線程中去。這就需要線程之間進(jìn)行通信，亦即工作線程如何告訴用戶界面線程需要發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)，用戶界面線程不可能通過全局變量來循環(huán)等待工作線程請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)，所以采用了自定義消息的方法來實(shí)現(xiàn)工作線程與用戶界面線程的通信。這樣，一旦信道已經(jīng)輸出數(shù)據(jù)完畢，產(chǎn)生消息，用戶界面線程響應(yīng)消息調(diào)用發(fā)送函數(shù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。同樣，接收數(shù)據(jù)時(shí)，由于接收數(shù)據(jù)的消息CSocket本身就有，所以只需要判斷當(dāng)前要寫入的緩沖區(qū)是否可寫。若可寫，則寫入數(shù)據(jù)。創(chuàng)建自定義消息的方法具體如下 首先定義全局變量const WM_SENDDATA＝WM_USER+100； 在對(duì)話框類的頭文件中DECLARE_MESSAGE_MAP()的前面添加下列語(yǔ)句afx_msg void OnS endData()； 在對(duì)話框類的實(shí)現(xiàn)文件中BEGIN_MESSAGE_MAP()的后面添加語(yǔ)句ON_MESSAGE(WM_SENDDATA，OnSendData)，將消息與消息執(zhí)行函數(shù)代碼捆綁。
編寫OnSendData()發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)。
工作線程中，信道處理數(shù)據(jù)完畢后，產(chǎn)生該消息使用語(yǔ)句SendMessage((HWND)pParam，WM_SENDDATA，0，0)，即可向用戶界面線程發(fā)送消息，用戶界面線程根據(jù)自身的消息處理機(jī)制自動(dòng)響應(yīng)該消息，調(diào)用OnSendData()函數(shù)，發(fā)送數(shù)據(jù)。
參照?qǐng)D4所示，我們對(duì)發(fā)射主機(jī)所要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行組包。這樣才能使接收主機(jī)能夠確認(rèn)數(shù)據(jù)包的順序、大小，保證傳輸?shù)恼_性。其中包頭中的內(nèi)容包括包頭長(zhǎng)度；信道當(dāng)前信息，亦即信道當(dāng)前的狀態(tài)信息，當(dāng)前包是否是最后一包；還有所要發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
參照?qǐng)D5所示，使用套接字實(shí)現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)。亦即，網(wǎng)絡(luò)傳輸算法。分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)采用的是客戶機(jī)/服務(wù)器模型來實(shí)現(xiàn)各主機(jī)之間的互聯(lián)，客戶機(jī)/服務(wù)器模型是分布式應(yīng)用程序的最常用的范例。我們將發(fā)射主機(jī)作為服務(wù)器，接收主機(jī)作為客戶機(jī)。由于測(cè)試平臺(tái)的發(fā)射主機(jī)和接收主機(jī)都是由工作進(jìn)程和用戶界面進(jìn)程組成的，其中用戶界面進(jìn)程不僅僅負(fù)責(zé)軟件界面和虛擬儀器，還負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娜蝿?wù)，因此網(wǎng)絡(luò)傳輸算法要涉及到工作線程與用戶界面線程之間的通信。具體的流程如下所述發(fā)射主機(jī)方面，在工作線程中，當(dāng)信道輸出緩沖區(qū)為可讀(亦即信道已經(jīng)將處理完的數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)中等待網(wǎng)絡(luò)傳輸)時(shí)，工作線程利用自定義消息的方法請(qǐng)求用戶界面線程發(fā)送數(shù)據(jù)。用戶界面線程收到該消息后，工作線程就將處理器的使用權(quán)交給用戶界面線程，用戶界面線程隨即調(diào)用網(wǎng)絡(luò)通信函數(shù)，將信道輸出緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去。同時(shí)，將信道輸出緩沖區(qū)的讀寫標(biāo)志置為可讀，以便信道函數(shù)能夠輸出下一包數(shù)據(jù)。用戶界面線程在完成上面的一系列操作后，再將處理器的使用權(quán)交還給工作線程。工作線程一直工作，直到發(fā)射主機(jī)接收到由接收主機(jī)反饋回來的信令。發(fā)射主機(jī)根據(jù)該信令的具體內(nèi)容來判斷是否還要向接收主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，是否應(yīng)該切換信噪比，是否應(yīng)該停止測(cè)試等。
接收主機(jī)方面當(dāng)發(fā)射機(jī)方發(fā)送數(shù)據(jù)給接收機(jī)方時(shí)，接收主機(jī)會(huì)自動(dòng)響應(yīng)CSocket類中的消息函數(shù)Onreceive()，去接收數(shù)據(jù)。由于接收機(jī)響應(yīng)的消息函數(shù)存在于用戶界面線程中，而在未接收數(shù)據(jù)之前，接收機(jī)一直處于工作線程內(nèi)，為了保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，要在響應(yīng)該消息函數(shù)之后將工作線程掛起。接收主機(jī)接收完數(shù)據(jù)后，將掛起的工作線程重新啟動(dòng)，工作線程發(fā)現(xiàn)接收機(jī)輸入緩沖區(qū)已經(jīng)存放有數(shù)據(jù)，于是調(diào)用接收機(jī)模塊，誤碼判決模塊進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算。運(yùn)算完畢之后，接收主機(jī)根據(jù)情況不同(接收機(jī)是否需要下一包數(shù)據(jù)、是否切換信噪比、當(dāng)前仿真是否結(jié)束)，選擇不同的信令利用網(wǎng)絡(luò)傳輸，將信令發(fā)送給發(fā)射主機(jī)，然后等待發(fā)射主機(jī)按照信令執(zhí)行下一步的操作。以上所述就是網(wǎng)絡(luò)傳輸流程，具體可以參考圖5所示?？傊绾慰刂坪冒l(fā)射主機(jī)與接收主機(jī)之間的協(xié)同工作，如何處理工作線程與用戶界面線程之間的通信是利用TCP/IP實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)雙機(jī)通信的關(guān)鍵之所在。
雖然鏈路級(jí)測(cè)試僅僅是單向測(cè)試，包括上行鏈路測(cè)試和下行鏈路測(cè)試。每一種情況的測(cè)試，數(shù)據(jù)的流向都是單向的。即數(shù)據(jù)總是由發(fā)射主機(jī)到接收主機(jī)。但為了能夠使發(fā)射主機(jī)和接收主機(jī)之間協(xié)同工作，保證接收主機(jī)所接收到的數(shù)據(jù)在未處理完之前不會(huì)被下一包數(shù)據(jù)沖掉，必須要在發(fā)射主機(jī)和接收主機(jī)之間建立信令規(guī)定。比如我們定義接收主機(jī)向發(fā)射主機(jī)發(fā)送“1”表示當(dāng)前包處理完畢，請(qǐng)發(fā)下一包數(shù)據(jù)。發(fā)送“2”表示當(dāng)前信噪比測(cè)試結(jié)束，要求發(fā)射機(jī)變化信噪比，進(jìn)行下一個(gè)信噪比點(diǎn)的測(cè)試。發(fā)送“3”表示整個(gè)測(cè)試完畢。
套接字有同步阻塞方式和異步非阻塞方式兩種使用方法，同步和異步往往都是針對(duì)一個(gè)函數(shù)來說的，所謂“同步(阻塞)”就是指函數(shù)直到其要執(zhí)行的功能全部完成時(shí)才返回；而“異步(非阻塞)”則是函數(shù)僅僅做一些簡(jiǎn)單的工作，然后馬上返回，而它所要實(shí)現(xiàn)的功能留給別的線程或者函數(shù)去完成。為了能夠保證鏈路測(cè)試主控流程順序執(zhí)行，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的次序，防止沖掉數(shù)據(jù)，在平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)傳輸中使用的是MFC(Microsoft Foundation Class微軟基礎(chǔ)類)中的CSocket類，CSocket是MFC(Microsoft Foundation Class微軟基礎(chǔ)類)在CAsyncSocket基類上派生的一個(gè)同步阻塞Socket的封裝類。雖然是同步阻塞Socket類，但是CSocket類是由CAsyncSocket類派生出來的。CAsyncSocket是異步非阻塞模式的，它的派生類CSocket歸根結(jié)底還是異步非阻塞模式的。只是MFC(Microsoft Foundation Class微軟基礎(chǔ)類)利用循環(huán)，將其強(qiáng)行置成同步阻塞模式。在程序調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)如果采用CSocket的模擬同步阻塞模式會(huì)出現(xiàn)這樣的問題當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的頻率較高時(shí)，比如在8K語(yǔ)音業(yè)務(wù)測(cè)試時(shí)，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)要處理的數(shù)據(jù)較少，需要頻繁調(diào)用網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊傳送數(shù)據(jù)?；蛘咭淮尉W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很大時(shí)，比如在兩小區(qū)兩用戶100M數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測(cè)試時(shí)，傳送的數(shù)據(jù)量最大。在這兩種情況下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)雙機(jī)死鎖的現(xiàn)象，亦即接收主機(jī)雖然響應(yīng)消息，去接收數(shù)據(jù)，但是由于數(shù)據(jù)量過大或有延時(shí)，無(wú)法按程序員規(guī)定的數(shù)據(jù)量大小去接收，由于MFC(Microsoft Foundation Class微軟基礎(chǔ)類)將CSocket強(qiáng)制設(shè)為死循環(huán)來模擬同步阻塞模式，接收方接收不到所規(guī)定的數(shù)據(jù)量就只好死循環(huán)。而發(fā)送主機(jī)方此時(shí)在不停的給接收方發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方無(wú)法清空緩沖區(qū)，這就導(dǎo)致發(fā)送方無(wú)法繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致死鎖。這樣發(fā)送主機(jī)和接收主機(jī)全部進(jìn)入死循環(huán)，鏈路測(cè)試無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。在程序調(diào)試時(shí)，采用了以下兩種方法解決死鎖問題1.設(shè)定計(jì)時(shí)器，采取超時(shí)催收機(jī)制。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)荷較高時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)發(fā)送主機(jī)已經(jīng)開始發(fā)送數(shù)據(jù)，但接收主機(jī)并沒有響應(yīng)消息，導(dǎo)致當(dāng)前數(shù)據(jù)包傳送失敗。在這種情況下，某項(xiàng)操作可能永遠(yuǎn)不能成功完成，程序?yàn)榱说却渫瓿删偷糜肋h(yuǎn)循環(huán)下去。在程序中，我們限定某一個(gè)成功傳送的時(shí)間，如果在該時(shí)間內(nèi)接收方已經(jīng)響應(yīng)消息，接收完畢數(shù)據(jù)，則返回。若在該時(shí)間內(nèi)沒有響應(yīng)，則強(qiáng)行調(diào)用接收函數(shù)進(jìn)行接收。
2.使用CAsyncSocket類的成員函數(shù)AsyncSelect()和IOCtl()函數(shù)。將非阻塞模式的CSocket強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成阻塞模式。IOCtl()是用來控制Socket模式的函數(shù)。它可以得到或設(shè)置任何狀態(tài)下，當(dāng)前Socket的參數(shù)、協(xié)議、通信子系統(tǒng)。AsyncSelect()函數(shù)用于確定使用了MFC(Microsoft Foundation Class微軟基礎(chǔ)類)中的哪個(gè)回復(fù)通知函數(shù)(callback notification function)。而AsyncSelect()函數(shù)會(huì)自動(dòng)將Socket設(shè)置為非阻塞模式。
選擇BOOL IOCtl(long ICommand，DWORD*IpArgument)函數(shù)的形參ICommand為FIONBIO，F(xiàn)IONBIO是禁止還是使能非阻塞模式的參數(shù)。IpArgument指向一個(gè)DWORD型變量的指針，該變量為零則禁止非阻塞模式，將當(dāng)前Socket置為阻塞模式。在調(diào)用IOCtl之前，必須禁止AsyncSelect()函數(shù)，否則調(diào)用IOCtl()將會(huì)出錯(cuò)。具體的代碼如下DWORD d＝0；//定義DWORD型變量dm_clientsock.AsyncSelect(0)；//禁止AsyncSelect函數(shù)m_clientsock.IOCtl(FIONBIO，&d)；//調(diào)用IOCtl函數(shù)將當(dāng)前Sokcet置為阻塞模式。
參照?qǐng)D6所示，圖中上側(cè)兩個(gè)深色區(qū)域顯示的是被測(cè)方的無(wú)線傳輸技術(shù)方案用測(cè)試平臺(tái)在特定信道條件下所測(cè)得的頻譜利用情況。
參照?qǐng)D7所示，圖中上側(cè)兩個(gè)深色區(qū)域顯示的是被測(cè)方的無(wú)線傳輸技術(shù)方案在特定信道條件下采用測(cè)試平臺(tái)所測(cè)得的誤碼率性能。
權(quán)利要求
1.分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)互聯(lián)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行第一步，采用雙線程技術(shù)，即工作線程和用戶界面線程，實(shí)現(xiàn)分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)的主控部分，主控部分的實(shí)現(xiàn)包含兩個(gè)流程第一個(gè)為雙機(jī)通信流程，第二個(gè)為虛擬儀器控制流程；在雙機(jī)通信流程中，信道輸出的數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)后，將讀寫標(biāo)志位即全局變量置為可讀，并將這一事件作為一個(gè)消息告知用戶界面線程，用戶界面線程判斷這一消息屬性之后，調(diào)用網(wǎng)絡(luò)通信模塊進(jìn)行發(fā)送操作，接收機(jī)用戶界面線程的網(wǎng)絡(luò)通信模塊接收到數(shù)據(jù)之后，將讀寫標(biāo)志位即全局變量置為可讀，用以告知工作線程可以從接收機(jī)輸入緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)并調(diào)用接收機(jī)模塊；虛擬儀器控制流程則是利用臨界區(qū)的方法實(shí)現(xiàn)虛擬儀器所處的用戶界面線程與工作線程之間的線程同步；工作線程主要用于鏈路的計(jì)算，而用戶界面線程將用于虛擬儀器的顯示和實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主機(jī)之間的互聯(lián)通信；使用MFC(Microsoft Foundation Class微軟基礎(chǔ)類)提供的同步對(duì)象中的臨界區(qū)對(duì)象CCriticalSection保重線程間的同步；利用創(chuàng)建自定義消息的方法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)線程之間的通信；創(chuàng)建自定義消息的方法具體如下 首先定義全局變量const WM_SENDDATA＝WM_USER+100； 在對(duì)話框類的頭文件中DECLARE_MESSAGE_MAP()的前面添加下列語(yǔ)句afx_msg void OnSendData()； 在對(duì)話框類的實(shí)現(xiàn)文件中BEGIN_MESSAGE_MAP()的后面添加語(yǔ)句ON_MESSAGE(WM_SENDDATA，OnSendData)，將消息與消息執(zhí)行函數(shù)代碼捆綁； 編寫OnSendData()發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)；工作線程中，信道處理數(shù)據(jù)完畢后，產(chǎn)生該消息使用語(yǔ)句SendMessage((HWND)pParam，WM_SENDDATA，0，0)，即可向用戶界面線程發(fā)送消息，用戶界面線程根據(jù)自身的消息處理機(jī)制自動(dòng)響應(yīng)該消息，調(diào)用OnSendData()函數(shù)，發(fā)送數(shù)據(jù)；第二步，使用套接字實(shí)現(xiàn)分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)各主機(jī)之間的互聯(lián)首先，使用客戶機(jī)/服務(wù)器模型來實(shí)現(xiàn)各主機(jī)之間的互聯(lián)；將發(fā)射主機(jī)作為服務(wù)器，接收主機(jī)作為客戶機(jī)；其次，將要傳送的信道輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行組包、傳送，組包的數(shù)據(jù)由包頭和包數(shù)據(jù)組成，包頭中的內(nèi)容包括包頭長(zhǎng)度；信道當(dāng)前信息，亦即信道當(dāng)前的狀態(tài)信息，當(dāng)前包是否是最后一包，包數(shù)據(jù)位于包頭后面，它里面儲(chǔ)存的是所要發(fā)送的數(shù)據(jù)；組包完成之后，利用自定義消息的方法，告知用戶界面線程需要發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)，用戶界面線程響應(yīng)該自定義消息之后，調(diào)用套接字中的發(fā)送函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收主機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)互聯(lián)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，使用套接字實(shí)現(xiàn)分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)各主機(jī)之間的互聯(lián)，采用了TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)；亦即，網(wǎng)絡(luò)傳輸算法；網(wǎng)絡(luò)傳輸算法是將發(fā)射主機(jī)作為服務(wù)器，接收主機(jī)作為客戶機(jī)；網(wǎng)絡(luò)傳輸算法采用自定義消息的方法來實(shí)現(xiàn)工作線程與用戶界面線程之間的通信；網(wǎng)絡(luò)傳輸算法按以下步驟進(jìn)行第一步，發(fā)射主機(jī)和接收主機(jī)之間建立信令規(guī)定；定義接收主機(jī)向發(fā)射主機(jī)發(fā)送“1”表示當(dāng)前包處理完畢，請(qǐng)發(fā)下一包數(shù)據(jù)；發(fā)送“2”表示當(dāng)前信噪比測(cè)試結(jié)束，要求發(fā)射機(jī)變化信噪比，進(jìn)行下一個(gè)信噪比點(diǎn)的測(cè)試；發(fā)送“3”表示整個(gè)測(cè)試完畢；第二步，發(fā)射主機(jī)方發(fā)現(xiàn)信道輸出緩沖區(qū)為可讀，亦即信道已經(jīng)將處理完的數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)中等待網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，工作線程利用自定義消息的方法請(qǐng)求用戶界面線程發(fā)送數(shù)據(jù)；用戶界面線程收到該消息后，工作線程就將處理器的使用權(quán)交給用戶界面線程，用戶界面線程隨即調(diào)用套接字發(fā)送函數(shù)，將信道輸出緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，同時(shí)，將信道輸出緩沖區(qū)的讀寫標(biāo)志置為可讀，以便信道函數(shù)能夠輸出下一包數(shù)據(jù)；用戶界面線程在完成上面的一系列操作后，再將處理器的使用權(quán)交還給工作線程；第三步，當(dāng)發(fā)射機(jī)方發(fā)送數(shù)據(jù)給接收機(jī)方后，接收主機(jī)自動(dòng)響應(yīng)套接字中的接收數(shù)據(jù)函數(shù)，以接收數(shù)據(jù)；由于接收機(jī)響應(yīng)的消息函數(shù)存在于用戶界面線程中，而在未接收數(shù)據(jù)之前，接收機(jī)一直處于工作線程內(nèi)，在響應(yīng)該消息函數(shù)之后將工作線程掛起，接收主機(jī)接收完數(shù)據(jù)后，將掛起的工作線程重新啟動(dòng)，工作線程發(fā)現(xiàn)接收機(jī)輸入緩沖區(qū)已經(jīng)存放有數(shù)據(jù)，調(diào)用接收機(jī)模塊，誤碼判決模塊進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算；運(yùn)算完畢之后，接收主機(jī)根據(jù)情況不同，即接收機(jī)是否需要下一包數(shù)據(jù)、是否切換信噪比、當(dāng)前仿真是否結(jié)束選擇不同的信令，利用網(wǎng)絡(luò)傳輸，將信令反饋給發(fā)射主機(jī)，發(fā)射主機(jī)根據(jù)接收機(jī)反饋回來的信令來選擇下一步操作是執(zhí)行結(jié)束當(dāng)前測(cè)試，或者繼續(xù)進(jìn)行當(dāng)前信噪比下的誤碼率測(cè)試，或者切換到下一個(gè)信噪比再進(jìn)行測(cè)試操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)互聯(lián)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)荷在100-200M字節(jié)時(shí)，套接字使用CAsyncSocket類的成員函數(shù)AsyncSelect()和IOCtl()函數(shù)；將非阻塞模式的CSocket強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成阻塞模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)互聯(lián)技術(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呢?fù)荷在100-200M字節(jié)時(shí)，在發(fā)射主機(jī)和接收主機(jī)程序內(nèi)設(shè)定計(jì)時(shí)器，限定任一個(gè)成功傳送的時(shí)間，若在該時(shí)間內(nèi)接收方已經(jīng)響應(yīng)消息，接收完畢數(shù)據(jù)，則返回；若在該時(shí)間內(nèi)沒有響應(yīng)，則強(qiáng)行調(diào)用接收函數(shù)進(jìn)行接收。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分布式無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)的互聯(lián)技術(shù)，利用套接字實(shí)現(xiàn)測(cè)試平臺(tái)各個(gè)處理器之間的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信，解決了采用傳統(tǒng)的單個(gè)計(jì)算機(jī)所建立的無(wú)線通信測(cè)試平臺(tái)無(wú)法處理具有更大運(yùn)算量的多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)無(wú)線傳輸技術(shù)，該方法利用多線程技術(shù)將測(cè)試平臺(tái)分為用戶界面線程和工作線程，便于處理用戶產(chǎn)生的事件和消息，且在用戶界面線程中利用套接字實(shí)現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)。使用該方法將兩個(gè)獨(dú)立并行運(yùn)算的處理器相互聯(lián)接起來，進(jìn)而構(gòu)建起分布式的無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)，同時(shí)也為具有“網(wǎng)格計(jì)算”能力的無(wú)線通信傳輸技術(shù)測(cè)試平臺(tái)提供了基本思路。
文檔編號(hào)H04L12/26GK1791036SQ200510124599
公開日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者種稚萌, 任品毅, 朱世華, 車恒志 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)