由中国主导制定的TD-LTE技术是由TD-SCDMA技术长期演进而来的一种新一代宽带移动通信技术，在系统带宽和数据传输速率等各方面都比TD-SCDMA系统有着显著的提高。大多数运营商均受限于无线网络的建设成本高和建设周期长等问题，在一定时间内不可能实现TD-LTE网络的大规模覆盖。而目前TD-SCDMA及GSM网络建设已经非常成熟，能够对TD-LTE网络进行有效的补充和完善。2G、3G、4G模式的网络将在很长的一段时间里面共同存在下去，如何实现一个终端兼容多种网络，多模芯片和解决方案将是必由之路，而多模终端通信系统协议中仅仅规定了必要的参数配置和要求，没有统一的实现标准，由此如何规划各个模式之间的兼容、优化互操作、共享物理资源、软件架构设计，是终端物理层研发人员必须考虑的问题。本文在详细学习TD-LTE、TD-SCDMA、GSM物理层协议的基础上，进一步对TD-LTE多模终端模式间互操作的相关技术进行了研究。针对现有物理层软件架构不可扩展、耦合度高等问题，本文设计了可扩展、低耦合的多模终端物理层软件架构，并对在此架构下的TD-LTE模式间的测量、小区重选、小区切换进行研究和流程设计。最后对TD-LTE系统下对其它系统的测量相关内容进行了实现。本文的主要工作和创新点如下：1、研究和比较了TD-LTE、TD-SCDMA、GSM三种模式系统架构和物理层技术的差异，从实际应用的角度分析了模式间互操作的必要性。2、对TD-LTE模式间测量、模式间转换进行了研究，在此基础上，对TD-LTE多模终端物理层软件架构和模块进行了设计，其架构简单，对多模多卡的支持明显优于其他架构。3、提出了可扩展的多模手机终端实现方案，并在此方案下，对模式间测量、模式间重选、模式间切换等模式间互操作内容做了详细的实现流程设计。4、使用相关仪表、终端板卡和程控设备搭建了硬件平台，并编写了相关程序代码，对模式间测量内容做了实际验证，所得测试结果验证了本文研究内容的有效性。