CN115913330A - 一种卫星移动通信系统信关站自动化测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，在信道处理模块中增加链路动态模拟功能，模拟实际通信中遇到的延时、多普勒频移等信道特性对通信收发信机的影响，通过动态调整终端上行信号的多普勒和突发发送的时刻，模拟真实终端实际的运行情况；系统同步模块利用卫星移动通信系统广播信道和测距信道不断进行上下行定时同步，以保证自动化测试系统与网络同步；协议处理模块利用虚拟终端行为配置文件描述的正常或异常通信过程中收发消息、业务数据收发、测试探针等信息，模拟实际终端的信令行为。本发明能够实现对系统功能、性能指标、异常流程等全覆盖回归测试，保证了信关站系统质量，并能够验证信关站卫星某些波束处理设备的有效性。

Description

一种卫星移动通信系统信关站自动化测试装置

技术领域

本发明涉及卫星移动通信系统、自动化测试技术领域，特别是一种卫星移动通信系统信关站自动化测试装置。

背景技术

卫星移动通信系统作为地面蜂窝移动通信的延伸和补充，多用于偏远地区的通信和应急通信，较好地解决了地面蜂窝移动通信系统在偏远地区以及海域中覆盖能力有限的问题。一般来说，典型卫星移动通信系统由GEO卫星、地球移动站MES、信关站GS和运控系统等元素组成，可以为用户提供网内电话、短消息、上网、传真等业务，通过与PSTN、PLMN、Internet互联，实现全球范围内业务互联。图1所示给出了GMR-1系统的元素组成图。

目前，卫星移动通信系统的协议通常是在地面移动通信的基础上，针对卫星通信链路特性及应用需求进行适应性改造，如Thuraya、ACeS等卫星均采用了基于GMR-1的通信协议。这些协议标准相对于传统的卫星通信标准，协议复杂繁琐，实现核心协议的信关站也比传统的卫星关口站复杂，在信关站系统研制期间，需要耗费大量人力进行系统测试，测试效率低，无法实现对系统功能、系统性能、异常情况等全覆盖的测试。在信关站系统交付期间，无法通过有效的回归测试来保证系统的质量，系统上线时间长。系统运行期间，由于卫星波束主要覆盖海洋、沙漠等人烟稀少地区，没有足够的测试手段保证覆盖区域的信关站设备是有效的。

因此，急需研制面向卫星移动通信系统的自动化测试装置，通过测试用例的自动回归测试，实现对系统功能、性能指标、异常环境等全覆盖回归测试，保证信关站系统质量，验证信关站卫星某些波束的处理设备的有效性，解决信关站系统升级后系统可用性验证难题。

为了对卫星通信系统进行全方位测试，传统的做法是设置面向通信功能、性能指标的多个测试场景，利用大量人力使用真实终端进行反复测试，该方式仅适合简单卫星通信网络的测试，不适合于采用地面移动通信体系的卫星移动通信系统，传统方法无法对系统进行全方位覆盖性测试，不能够保证交付系统质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，实现对系统功能、性能指标、异常流程等全覆盖回归测试，从而保证信关站系统质量，并验证信关站卫星某些波束的处理设备的有效性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，该装置包括天线射频模块、信道处理模块、协议处理模块、系统同步模块、测试管理模块，其中：

天线射频模块，用于模拟单路或多路用户链路射频信号接收与发送，实现信号放大、频率变换的功能，天线射频模块包括天线、双工器、功放、中频与射频变频器，变频器参数由测试管理模块根据用户需求进行配置；

信道处理模块，用于模拟单路或多路终端信道处理过程，实现中频到基带信号转换、信道调制解调及编解码处理、信道处理资源动态管理控制这些功能，信道处理模块包括信道发送和信道接收，信道收发控制由协议处理模块按照卫星移动通信系统资源分配结果动态建立和释放；

协议处理模块，用于模拟单路或多路终端业务处理及协议处理过程，实现终端的RLC/MAC、RRC、NAS层的协议处理，统计波束及模拟终端处理过程中测试数据，执行测试管理模块制定的测试用例；

系统同步模块，用于为系统提供统一的时钟及频率基准，实现与卫星移动通信系统间的时频同步，为信道模块提供收发帧边界及频率偏差，为射频提供频率基准，为协议处理模块提供系统帧号；

测试管理模块，用于为自动化测试系统提供测试用例的生成、测试用例的执行、结果统计这些管理功能。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)利用星地链路模拟技术和测试用例的自动回归技术，实现对系统功能、性能指标、异常流程等全覆盖回归测试，保证信关站系统质量；(2)验证了信关站卫星某些波束的处理设备的有效性，解决了信关站系统升级后系统可用性验证难题。

附图说明

图1是典型卫星通信系统网络结构图。

图2是自动化测试系统模拟过程示意图。

图3是自动化测试系统构成图。

图4是信道处理模块构成图。

图5是典型匀速运动终端为参考进行建模的示意图。

图6是系统同步模块构成图。

图7是自动化测试系统同步流程图。

图8是协议处理模块构成图。

图9是卫星终端初始建链典型过程图。

图10是异常场景下虚拟终端构建及执行过程图。

图11是用户并发数、系统有效性检测等典型测试用例生成过程图。

具体实施方式

本发明一种卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，该装置包括天线射频模块、信道处理模块、协议处理模块、系统同步模块、测试管理模块，其中：

天线射频模块，用于模拟单路或多路用户链路射频信号接收与发送，实现信号放大、频率变换的功能，天线射频模块包括天线、双工器、功放、中频与射频变频器，变频器参数由测试管理模块根据用户需求进行配置；

信道处理模块，用于模拟单路或多路终端信道处理过程，实现中频到基带信号转换、信道调制解调及编解码处理、信道处理资源动态管理控制这些功能，信道处理模块包括信道发送和信道接收，信道收发控制由协议处理模块按照卫星移动通信系统资源分配结果动态建立和释放；

协议处理模块，用于模拟单路或多路终端业务处理及协议处理过程，实现终端的RLC/MAC、RRC、NAS层的协议处理，统计波束及模拟终端处理过程中测试数据，执行测试管理模块制定的测试用例；

系统同步模块，用于为系统提供统一的时钟及频率基准，实现与卫星移动通信系统间的时频同步，为信道模块提供收发帧边界及频率偏差，为射频提供频率基准，为协议处理模块提供系统帧号；

测试管理模块，用于为自动化测试系统提供测试用例的生成、测试用例的执行、结果统计这些管理功能。

进一步地，信道处理模块为自动化测试系统提供单路或多路用户中频和基带信号处理功能，包括资源控制、基带处理、中频处理三个子模块，其中：

资源控制子模块，用于解析来自协议处理模块的用户链路管理消息，并根据消息要求的业务信道资源，分配中频逻辑通道、基带逻辑通道、SRIO交换通道这些处理资源，形成“中频处理<->SRIO<->基带处理<->协议处理”的用户业务信道处理转发通道；

中频处理子模块，用于实现业务信道中频信号的AD/DA、数字上下变频、匹配/成形滤波、数字自动增益控制的过程，形成高速基带IQ信号，并由SRIO高速传输通道与基带处理进行数据交换；

基带处理子模块，用于实现业务信道编解码、调制解调、成帧解帧、功率控制、信道模拟这些物理层处理功能，同时根据系统同步单元提供的频率偏差、收发帧帧定时这些信息自动调整收发帧起始时刻和收发频率。

进一步地，信道模拟是模拟实际通信中遇到的延时、多普勒频移这些信道特性对通信收发信机的性能影响，根据虚拟终端的经纬度、运动方向、速度这些参数，结合移动通信卫星运行情况，计算虚拟终端的多普勒频偏、星地时延变化情况，并动态调整终端上行信号的多普勒和突发发送的时刻，以模拟真实终端实际的运行情况；

在实际场景下，不同的终端运动方式带来的链路变化情况不同，系统支持定制化与终端匹配的链路模型，以典型匀速运动终端为参考进行建模：

终端与卫星之间的径向速度产生了多普勒频移，假设地面终端的位置为

则任意时刻终端到卫星的距离d为：

卫星相对于终端的径向速度

为：

其中

总之

M＝E-csinE,u＝f+ω

其中i为轨道倾角，S_n为世界恒星时变化率，ω为轨道近地点角，Μ为轨道平近地面角，f为轨道真近地点角，e为轨道偏心率，α为卫星与地面站精度差，Ε为轨道偏近点角，r_e为地球半径，r为地心到卫星距离，Ω为轨道升交点赤经，u为纬度角；

由于终端有速度v_mes，在某一时刻对应的通信仰角为θ，此时相对于卫星产生的径向速度

使用如下公式计算

而某一时刻终端与卫星之间的径向速度表达为

而径向速率引起的多普勒频偏为：

式中f为通信频率，c为光速；径向速率也引起了传输时间的变化

式中的T为终端发送间隔时间。

进一步地，系统同步模块包括系统同步子模块、信息分发子模块，其中：

系统同步子模块，利用卫星移动通信系统广播信道和测距信道不断进行上下行定时同步，从而保证自动化测试系统与网络同步；

信息分发子模块，将收发帧边界、时钟、频偏这些信息通过专用协议分发给信道处理模块，将系统帧号分发给协议处理模块；

为了保证自动化测试系统与移动通信系统连续同步，网络侧配置专用的测距信道，并通过广播消息通知给自动化测试系统，系统同步模块通过网络侧下行的频率校正信道和系统广播信道获得下行频率和时间的同步，同时获得测距信道配置信息；系统同步模块根据测距信道配置信息向网络侧发送测距请求，网络侧根据测距请求信道计算终端的频率偏差、时间偏差这些信息，并通过测距响应反馈给自动化测试系统；系统同步模块根据测距响应信息调整上行频率和时间。

进一步地，协议处理模块为自动化测试系统提供单路或多路用户高层协议处理功能，协议处理模块包括虚拟终端行为配置文件、行为解析、消息编解码和系统调度四个子模块，其中：

虚拟终端行为配置文件子模块，是协议处理模块的核心，描述终端在一次通信过程中收发消息、业务数据收发、测试探针，其他模块通过读取该虚拟终端行为配置文件的信息模拟真实终端运行情况；

行为解析子模块，根据行为配置文件中终端在一次通信过程中收发信息，构建虚拟终端收发信息相对关系，解析测试探针选项，转换成与帧号相关的测试执行规则，并交由系统调度模块执行；

消息编解码子模块，实现对虚拟终端行为配置文件子模块及实际运行收发的MAC、RLC、RRC、NAS各层消息解析处理，根据实际运行情况调整消息内容；在通信过程中，终端的RNTI不同时，需要对相应的ID进行修改，以保证系统能够正常的运行协议；由于不同协议都有各自的标准定义和编解码规则，利用自适应编解码器进行解析处理；

系统调度子模块，根据系统发生的帧定时、定时器、消息这些事件触发相应的消息处理和测试规则执行，实现对终端运行状态的模拟，记录运行过程中异常状态，生成运行结果。

进一步地，所述测试管理模块，用于为自动化测试系统提供测试用例的生成、测试用例的执行、结果统计这些管理功能，具体如下：

测试用例的生成，是对一个或者多个虚拟终端的参数及运行方式进行配置，形成针对功能、性能指标、异常场景的测试过程；可配置的参数包括虚拟终端的IMSI、Ki、Ci、经纬度、速度、方向；可配置的运行方式包括虚拟终端串行执行、并行执行、随机执行三种方式；

测试用例的执行是指向协议处理模块提交一个或多个测试用例，并在测试用例执行过程中监控测试用例的执行情况；

结果统计是指在一个测试用例执行结束后，形成测试指标及结果。

进一步地，异常场景下虚拟终端构建及执行过程，具体如下：

S11：在测试过程中，发现卫星移动通信系统无法处理的异常情况后，从测试终端提取出有效的用户行为信息，并形成虚拟终端行为配置文件及测试用例，将文件通过测试管理导入到协议处理模块；

S12：协议处理模块根据行为配置文件，生成运行过程中需要的信令消息、MAC帧数据、异常数据这些参数，模拟用户协议处理，构建虚拟终端；

S13：测试管理发起测试用例执行指令，协议处理模块按照行为配置文件要求，启动帧调度任务，按帧收发信息，并根据测试用例中参数修改信令内容，并将收到的信息与行为配置文件中的信息重点参数对比，判断是否与预期结果一致；

S14：测试完成后，形成测试结论和相应测试数据表格。

进一步地，用户并发数、系统有效性检测等测试用例生成过程，具体如下：

S21：配置自动化测试系统全局变量，包括虚拟终端数量、开始时间、结束时间、运行方式这些参数；

S22：配置虚拟终端的参数，包括虚拟终端的类型、IMSI、Ki、Ci、经纬度、运动速度、运动方向，也能够导入STK仿真的运动轨迹；

S23：配置终端业务参数，包括业务类型、业务数据、业务速率、测试探针；

S24：配置虚拟终端的行为，包括帧号、信令、测试探针、业务端口；

S25：形成测试用例脚本，并提交测试管理模块。

综上，本发明面向卫星移动通信系统的自动化测试装置，关键技术如下：

1、通过信道处理模块中增加链路动态模拟功能，模拟实际通信中遇到的延时、多普勒频移等信道特性对通信收发信机的影响，通过动态调整终端上行信号的多普勒和突发发送的时刻，以模拟真实终端实际的运行情况；

2、系统同步模块利用卫星移动通信系统广播信道和测距信道不断进行上下行定时同步，从而保证自动化测试系统与网络同步；

3、协议处理模块利用虚拟终端行为配置文件描述的正常或异常通信过程中收发消息、业务数据收发、测试探针等信息，模拟实际终端的信令行为；

4、给出了利用卫星移动通信系统自动化装置进行异常场景下虚拟终端构建及执行过程、用户并发数等测试用例生成过程等典型场景。

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例

自动化测试系统模拟一个或多个卫星终端空中接口协议处理过程及星地链路运动特性，并将模拟终端通过用户链路/射频接口/中频接口接入到卫星移动通信系统，实现对系统功能、性能指标、异常流程等全覆盖测试，如图2所示。自动化测试系统通过用户链路无线空口接入到实际的卫星移动通信系统中，对在不同应用场景下实际网络可达到的最大并发业务数进行验证测试，为网络后续应用给出指导性意见；自动化测试系统通过网络射频测试接口接入到实际的卫星移动通信系统中，对覆盖海洋、沙漠等人烟稀少地区波束的处理设备进行有效性测试验证；通过中频接口接入到地面试验系统中，对升级后的软硬件进行全方面回归验证，确保交付给客户的设备功能正确性。

(1)自动化测试系统组成

自动化测试系统主要由天线射频模块、信道模块、协议处理模块、系统同步模块、测试管理模块等组成，如图3所示。

天线射频模块模拟单路或多路用户链路射频信号接收与发送，实现信号放大、频率变换等功能，主要由天线、双工器、功放、中频与射频变频器等设备组成，变频器参数可由测试控制模块根据用户需求进行配置。

信道处理模块可模拟单路或多路终端信道处理过程，实现中频到基带信号转换、信道调制解调及编解码处理、信道处理资源动态管理控制等功能，由信道发送和信道接收组成，信道收发控制由协议处理模块按照卫星移动通信系统资源分配结果动态建立和释放。

协议处理模块模拟单路或多路终端业务处理及协议处理过程，实现终端的RLC/MAC、RRC、NAS层等协议处理，统计波束及模拟终端处理过程中测试数据，执行测试管理模块制定的测试用例。

系统同步模块为系统提供统一的时钟及频率基准，实现与卫星移动通信系统间的时频同步，为信道模块提供收发帧边界及频率偏差，为射频提供频率基准，为协议处理模块提供系统帧号。

(2)信道处理模块

信道处理模块为自动化测试系统提供单路或多路用户中频和基带信号处理功能，包括资源控制、基带处理、中频处理等三个子模块，如图4所示。

资源管控是界于协议处理模块与基带处理和中频处理之间的控制功能，解析来自协议处理模块的用户链路管理消息，并根据消息要求的业务信道资源，分配中频逻辑通道、基带逻辑通道、SRIO交换通道等处理资源，形成“中频处理<->SRIO<->基带处理<->协议处理”的用户业务信道处理转发通道。

中频处理实现业务信道中频信号的AD/DA、数字上下变频、匹配/成形滤波、数字自动增益控制等过程，形成高速基带IQ信号，并由SRIO高速传输通道与基带处理进行数据交换。

基带处理模块实现了业务信道编解码、调制解调、成帧解帧、功率控制、信道模拟等物理层处理功能，同时根据系统同步单元提供的频率偏差、收发帧帧定时等信息自动调整收发帧起始时刻和收发频率。

信道模拟是模拟实际通信中遇到的延时、多普勒频移等信道特性对通信收发信机的性能影响，根据虚拟终端的经纬度、运动方向、速度等参数，结合移动通信卫星运行情况，计算虚拟终端的多普勒频偏、星地时延变化情况，并动态调整终端上行信号的多普勒和突发发送的时刻，以模拟真实终端实际的运行情况。然而，在实际场景下，不同的终端运动方式带来的链路变化情况也不同，为此，系统支持定制化与终端匹配的链路模型。本处主要以典型匀速运动终端为参考进行建模，如图5所示。

终端与卫星之间的径向速度产生了多普勒频移，假设地面终端的位置为

则任意时刻终端到卫星的距离为：

卫星相对于终端的径向速度为：

其中

总之

M＝E-csinE,u＝f+ω

其中i为轨道倾角，S_n世界恒星时变化率，ω轨道近地点角，Μ轨道平近地面角，f轨道真近地点角，e轨道偏心率，α卫星与地面站精度差，Ε轨道偏近点角，r_e地球半径，r地心到卫星距离，Ω轨道升交点赤经，u纬度角。

由于终端有一定的速度v_mes，在某一时刻对应的通信仰角为θ，此时相对于卫星产生的径向速度可使用如下公式计算

而某一时刻终端与卫星之间的径向速度可以表达为

而径向速率引起的多普勒频偏为：

式中f为通信频率，c为光速。此外，径向速率也引起了传输时间的变化：

式中的T为终端发送间隔时间。

(3)系统同步模块

系统同步模块为自动化测试系统提供统一且稳定的系统定时与频差信息。系统同步单元由系统同步与信息分发两个子模块组成，其功能如图6所示，系统同步子模块利用卫星移动通信系统广播信道和测距信道不断进行上下行定时同步，从而保证自动化测试系统与网络同步；信息分发将收发帧边界、时钟、频偏等信息通过专用协议分发给信道处理模块，将系统帧号分发给协议处理模块。

为了保证自动化测试系统与移动通信系统连续同步，网络侧配置专用的测距信道，并通过广播消息通知给自动化测试系统，其同步流程如图7所示，系统同步模块通过网络侧下行的频率校正信道和系统广播信道获得下行频率和时间的同步，同时获得测距信道配置信息；系统同步模块根据测距信道配置信息向网络侧发送测距请求，网络侧根据测距请求信道计算终端的频率偏差、时间偏差等信息，并通过测距响应反馈给自动化测试系统；系统同步模块根据测距响应信息调整上行频率和时间；为了保持实时同步，系统每隔480ms进行一次同步操作。

(4)协议处理模块

协议处理模块为自动化测试系统提供单路或多路用户高层协议处理功能，包括虚拟终端行为配置文件、行为解析、消息编解码和系统调度等四个子模块。如图8所示，虚拟终端配置文件是协议处理模块的核心，它描述了终端在一次通信过程中收发消息、业务数据收发、测试探针等，其他模块通过读取该文件的信息模拟真实终端运行情况。

虚拟终端行为配置文件包含收发帧号、信道类型、NAS信令、RRC信令、RLC/MAC帧、测试探针等信息，如表1所示，该表描述了卫星终端初始入网的建链过程，如图9所示，模拟终端在第n+1帧向网络侧发送随机接入消息，消息内容为表中MAC层对应的比特流，在第n+6帧接收到立即指派消息，收到该消息后对比测试探针中的资源分配是否满足半双工要求，在第n+10、n+11、n+12帧连续收到RRC建立响应消息，消息内容为MAC层RLC块1、块2、块3等，收到之后按照测试探针要求对比RRC消息是否一致；第n+14帧向网络侧回送RRC建立完成消息，消息内容为MAC层对应的比特流。

表1

行为解析主要根据行为配置文件中终端在一次通信过程中收发信息，构建虚拟终端收发信息相对关系，重点解析测试探针选项，将其转换成与帧号相关的测试执行规则，并交由系统调度模块执行。

消息编解码实现对行为配置文件及实际运行收发的MAC、RLC、RRC、NAS等各层消息解析处理，根据实际运行情况调整消息内容，如在通信过程中，终端的RNTI可能不同，因此，需要对相应的ID进行修改，以保证系统能够正常的运行协议。由于不同协议都有各自的标准定义和编解码规则，协议体系复杂、消息内容庞大，利用自适应编解码器对其进行解析处理。

系统调度根据系统发生的帧定时、定时器、消息等事件触发相应的消息处理和测试规则执行，实现对终端运行状态的模拟，记录运行过程中异常状态，生成运行结果。

(5)测试管理模块

测试管理模块为自动化测试系统提供测试用例的生成、执行、结果统计等管理功能，测试用例的生成主要是对一个或者多个虚拟终端的参数及运行方式进行配置，形成针对功能、性能指标、异常场景的测试过程，可配置的参数包括虚拟终端的IMSI、Ki、Ci、经纬度、速度、方向等，可配置的运行方式：虚拟终端串行执行、并行执行、随机执行等三种方式；测试用例的执行是指向协议处理模块提交一个或多个测试用例，并在测试用例执行过程中监控测试用例的执行情况；结果统计是指在一个测试用例执行结束后，形成测试指标及结果。

异常场景下虚拟终端构建及执行过程如图10所示，具体如下：

S1：在测试过程中，发现卫星移动通信系统无法处理的异常情况后，从测试终端提取出有效的用户行为信息，并形成虚拟终端行为配置文件及测试用例，将文件通过测试管理导入到协议处理模块；

S2：协议处理模块根据行为配置文件，生成运行过程中需要的信令消息、MAC帧数据、异常数据等参数，模拟用户协议处理，构建虚拟终端；

S3：测试管理发起测试用例执行指令，协议处理模块按照行为配置文件要求，启动帧调度任务，按帧收发信息，并根据测试用例中参数修改信令内容，并将收到的信息与行为配置文件中的信息重点参数对比，判断是否与预期结果一致；

S4：测试完成后，形成测试结论和相应测试数据表格。

用户并发数、系统有效性检测等测试用例生成过程如图11所示，具体如下：

S1：配置自动化测试系统全局变量，包括虚拟终端数量、开始时间、结束时间、运行方式等参数；

S2：配置虚拟终端的参数，包括虚拟终端的类型、IMSI、Ki、Ci、经纬度、运动速度、运动方向等，也可导入STK仿真的运动轨迹等；

S3：配置终端业务参数，包括业务类型、业务数据、业务速率、测试探针等；

S4：配置虚拟终端的行为，包括帧号、信令、测试探针、业务端口等；

S5：形成测试用例脚本，并提交测试管理模块。

综上所述，本发明卫星移动通信系统自动化测试装置，通过模拟星地链路特征和测试用例的自动回归测试，实现对系统功能、性能指标、异常环境等全覆盖回归测试，保证信关站系统质量，验证信关站卫星某些波束的处理组件的有效性，解决了信关站系统升级后系统可用性验证难题。

Claims (8)

1.一种卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，其特征在于，该装置包括天线射频模块、信道处理模块、协议处理模块、系统同步模块、测试管理模块，其中：

天线射频模块，用于模拟单路或多路用户链路射频信号接收与发送，实现信号放大、频率变换的功能，天线射频模块包括天线、双工器、功放、中频与射频变频器，变频器参数由测试管理模块根据用户需求进行配置；

信道处理模块，用于模拟单路或多路终端信道处理过程，实现中频到基带信号转换、信道调制解调及编解码处理、信道处理资源动态管理控制这些功能，信道处理模块包括信道发送和信道接收，信道收发控制由协议处理模块按照卫星移动通信系统资源分配结果动态建立和释放；

协议处理模块，用于模拟单路或多路终端业务处理及协议处理过程，实现终端的RLC/MAC、RRC、NAS层的协议处理，统计波束及模拟终端处理过程中测试数据，执行测试管理模块制定的测试用例；

系统同步模块，用于为系统提供统一的时钟及频率基准，实现与卫星移动通信系统间的时频同步，为信道模块提供收发帧边界及频率偏差，为射频提供频率基准，为协议处理模块提供系统帧号；

测试管理模块，用于为自动化测试系统提供测试用例的生成、测试用例的执行、结果统计这些管理功能。

2.根据权利要求1所述的卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，其特征在于，信道处理模块为自动化测试系统提供单路或多路用户中频和基带信号处理功能，包括资源控制、基带处理、中频处理三个子模块，其中：

资源控制子模块，用于解析来自协议处理模块的用户链路管理消息，并根据消息要求的业务信道资源，分配中频逻辑通道、基带逻辑通道、SRIO交换通道这些处理资源，形成“中频处理<->SRIO<->基带处理<->协议处理”的用户业务信道处理转发通道；

中频处理子模块，用于实现业务信道中频信号的AD/DA、数字上下变频、匹配/成形滤波、数字自动增益控制的过程，形成高速基带IQ信号，并由SRIO高速传输通道与基带处理进行数据交换；

基带处理子模块，用于实现业务信道编解码、调制解调、成帧解帧、功率控制、信道模拟这些物理层处理功能，同时根据系统同步单元提供的频率偏差、收发帧帧定时这些信息自动调整收发帧起始时刻和收发频率。

3.根据权利要求2所述的卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，其特征在于，信道模拟是模拟实际通信中遇到的延时、多普勒频移这些信道特性对通信收发信机的性能影响，根据虚拟终端的经纬度、运动方向、速度这些参数，结合移动通信卫星运行情况，计算虚拟终端的多普勒频偏、星地时延变化情况，并动态调整终端上行信号的多普勒和突发发送的时刻，以模拟真实终端实际的运行情况；

在实际场景下，不同的终端运动方式带来的链路变化情况不同，系统支持定制化与终端匹配的链路模型，以典型匀速运动终端为参考进行建模：

终端与卫星之间的径向速度产生了多普勒频移，假设地面终端的位置为

则任意时刻终端到卫星的距离d为：

卫星相对于终端的径向速度

为：

其中

总之

M＝E-csinE，u＝f+ω

其中i为轨道倾角，S_n为世界恒星时变化率，ω为轨道近地点角，Μ为轨道平近地面角，f为轨道真近地点角，e为轨道偏心率，α为卫星与地面站精度差，Ε为轨道偏近点角，r_e为地球半径，r为地心到卫星距离，Ω为轨道升交点赤经，u为纬度角；

由于终端有速度v_mes，在某一时刻对应的通信仰角为θ，此时相对于卫星产生的径向速度

使用如下公式计算

而某一时刻终端与卫星之间的径向速度表达为

而径向速率引起的多普勒频偏为：

式中f为通信频率，c为光速；径向速率也引起了传输时间的变化

式中的T为终端发送间隔时间。

4.根据权利要求1所述的卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，其特征在于，系统同步模块包括系统同步子模块、信息分发子模块，其中：

系统同步子模块，利用卫星移动通信系统广播信道和测距信道不断进行上下行定时同步，从而保证自动化测试系统与网络同步；

信息分发子模块，将收发帧边界、时钟、频偏这些信息通过专用协议分发给信道处理模块，将系统帧号分发给协议处理模块；

为了保证自动化测试系统与移动通信系统连续同步，网络侧配置专用的测距信道，并通过广播消息通知给自动化测试系统，系统同步模块通过网络侧下行的频率校正信道和系统广播信道获得下行频率和时间的同步，同时获得测距信道配置信息；系统同步模块根据测距信道配置信息向网络侧发送测距请求，网络侧根据测距请求信道计算终端的频率偏差、时间偏差这些信息，并通过测距响应反馈给自动化测试系统；系统同步模块根据测距响应信息调整上行频率和时间。

5.根据权利要求1所述的卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，其特征在于，协议处理模块为自动化测试系统提供单路或多路用户高层协议处理功能，协议处理模块包括虚拟终端行为配置文件、行为解析、消息编解码和系统调度四个子模块，其中：

虚拟终端行为配置文件子模块，是协议处理模块的核心，描述终端在一次通信过程中收发消息、业务数据收发、测试探针，其他模块通过读取该虚拟终端行为配置文件的信息模拟真实终端运行情况；

行为解析子模块，根据行为配置文件中终端在一次通信过程中收发信息，构建虚拟终端收发信息相对关系，解析测试探针选项，转换成与帧号相关的测试执行规则，并交由系统调度模块执行；

消息编解码子模块，实现对虚拟终端行为配置文件子模块及实际运行收发的MAC、RLC、RRC、NAS各层消息解析处理，根据实际运行情况调整消息内容；在通信过程中，终端的RNTI不同时，需要对相应的ID进行修改，以保证系统能够正常的运行协议；由于不同协议都有各自的标准定义和编解码规则，利用自适应编解码器进行解析处理；

系统调度子模块，根据系统发生的帧定时、定时器、消息这些事件触发相应的消息处理和测试规则执行，实现对终端运行状态的模拟，记录运行过程中异常状态，生成运行结果。

6.根据权利要求1所述的卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，其特征在于，所述测试管理模块，用于为自动化测试系统提供测试用例的生成、测试用例的执行、结果统计这些管理功能，具体如下：

测试用例的生成，是对一个或者多个虚拟终端的参数及运行方式进行配置，形成针对功能、性能指标、异常场景的测试过程；可配置的参数包括虚拟终端的IMSI、Ki、Ci、经纬度、速度、方向；可配置的运行方式包括虚拟终端串行执行、并行执行、随机执行三种方式；

测试用例的执行是指向协议处理模块提交一个或多个测试用例，并在测试用例执行过程中监控测试用例的执行情况；

结果统计是指在一个测试用例执行结束后，形成测试指标及结果。

7.根据权利要求6所述的卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，其特征在于，异常场景下虚拟终端构建及执行过程，具体如下：

S11：在测试过程中，发现卫星移动通信系统无法处理的异常情况后，从测试终端提取出有效的用户行为信息，并形成虚拟终端行为配置文件及测试用例，将文件通过测试管理导入到协议处理模块；

S12：协议处理模块根据行为配置文件，生成运行过程中需要的信令消息、MAC帧数据、异常数据这些参数，模拟用户协议处理，构建虚拟终端；

S13：测试管理发起测试用例执行指令，协议处理模块按照行为配置文件要求，启动帧调度任务，按帧收发信息，并根据测试用例中参数修改信令内容，并将收到的信息与行为配置文件中的信息重点参数对比，判断是否与预期结果一致；

S14：测试完成后，形成测试结论和相应测试数据表格。

8.根据权利要求6所述的卫星移动通信系统信关站自动化测试装置，其特征在于，用户并发数、系统有效性检测等测试用例生成过程，具体如下：

S21：配置自动化测试系统全局变量，包括虚拟终端数量、开始时间、结束时间、运行方式这些参数；

S22：配置虚拟终端的参数，包括虚拟终端的类型、IMSI、Ki、Ci、经纬度、运动速度、运动方向，也能够导入STK仿真的运动轨迹；

S23：配置终端业务参数，包括业务类型、业务数据、业务速率、测试探针；

S24：配置虚拟终端的行为，包括帧号、信令、测试探针、业务端口；

S25：形成测试用例脚本，并提交测试管理模块。

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