【導(dǎo)讀】現(xiàn)代的無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行遵從CPRI協(xié)議，即公共射頻接口協(xié)議，使用光纖來(lái)傳送相位、數(shù)據(jù)、頻率及控制信息。隨著無(wú)線數(shù)據(jù)需求的逐漸增大，運(yùn)營(yíng)商及設(shè)備供應(yīng)商都承受著壓力，為節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本及投入，在基帶單元和射頻單元中采用了多條高速光纖。
本文介紹了使用Mu率壓縮對(duì)高斯波形進(jìn)行壓縮的方法，例如，CPRI接口所使用的基帶IQ數(shù)據(jù)。Mu率壓縮通常用在音頻應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)的效率很高，但是對(duì)于基帶信號(hào)，保真度損失較大。本文介紹偏置二次方方法，減少了分段數(shù)量，高效的獲得更適合基帶信號(hào)的低Mu值。這一靈活的壓縮方法提供2:1壓縮比，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)LTE(長(zhǎng)期發(fā)展)測(cè)試波形，EVM (誤差矢量幅度)劣化不到1%。
典型的LTE宏射頻基站系統(tǒng)包括兩部分：基帶處理和射頻。這些組成一般通過光纖通道連接，協(xié)議接口由名為CPRI的公開規(guī)范進(jìn)行定義。在這一規(guī)范中，這些模塊被定義為REC (射頻設(shè)備控制器)和RE (射頻設(shè)備)。請(qǐng)參見圖1。另一種類似的接口是OBSAI (開放基站體系結(jié)構(gòu)計(jì)劃)。
CPRI定義了各種拓?fù)洌c(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、鏈，以及環(huán)形拓?fù)洹PRI傳送同步、C&M (控制和管理)，以及基帶IQ數(shù)據(jù)。
CPRI是由密切協(xié)作的業(yè)界多家OEM定義的。最初是為3GPP UTRA (UMTS)開發(fā)的，但是后來(lái)擴(kuò)展到覆蓋了WiMAX、3GPP E-UTRA (LTE)，以及3GPP GSM。隨著無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，IQ數(shù)據(jù)的帶寬需求急劇增長(zhǎng)。
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Mu率壓縮
Mu率壓縮這種方法在數(shù)值范圍內(nèi)重新分配數(shù)值，這樣，當(dāng)進(jìn)行后續(xù)的量化時(shí)，能夠降低信號(hào)保真度損失。采用算術(shù)函數(shù)進(jìn)行重新分配，從零開始擴(kuò)展數(shù)字。通過選擇常數(shù)Mu_compand_val來(lái)控制擴(kuò)展率。
Mu率壓縮通常用在音頻壓縮中，是ITU-T建議G.711和G.191推薦的方法。在這些音頻壓縮方法中，設(shè)定了較大的Mu_compand_val=255值。它產(chǎn)生2n指數(shù)，通過直接位移實(shí)現(xiàn)分段線性逼近，位移量由指數(shù)決定(參見表2)。圖3顯示了分段數(shù)和8位輸出。
3GPP測(cè)試和要求
蜂窩射頻系統(tǒng)的信號(hào)保真度是由3GPP定義的。測(cè)試規(guī)范TS 36.104以EVM (誤碼矢量測(cè)量)定義了信號(hào)保真度。EVM是從理想星座點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的矢量大小。
Mu率/ A率測(cè)試
使用了各種Mu_compand_val值進(jìn)行壓縮和解壓縮。圖4顯示了Mu_compand_val與EVM對(duì)比曲線，以藍(lán)色表示A率，紅色表示Mu率。較大的Mu值將指數(shù)增加的采樣數(shù)映射為同樣的指數(shù)，對(duì)于64QAM數(shù)據(jù)，其結(jié)果非常差。進(jìn)行一次簡(jiǎn)單量化，Mu_compand_val=255時(shí)，EVM較差。與ITU建議相比，顯然需要很淺的指數(shù)/擴(kuò)展比。
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3GPP測(cè)量
實(shí)現(xiàn)之后，使用3GPP測(cè)試模型和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量設(shè)備，進(jìn)行實(shí)際的3GPP測(cè)量。圖6顯示了E-UTRA解調(diào)后的波形。在這一特殊的結(jié)果中，使用實(shí)際硬件，Mu_compand_val被設(shè)置為8，得到了平均EVM為0.791%。
CPRI標(biāo)準(zhǔn)提供了幀結(jié)構(gòu)和通用方法，映射CPRI幀中的IQ數(shù)據(jù)，但是并沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)了各種不同的方法。由于可以使用不同的位寬度，因此，CPRI壓縮增大了難度。IQ映射器的實(shí)現(xiàn)比較獨(dú)特，每家供應(yīng)商都為這一模塊開發(fā)了定制RTL。Altera開發(fā)的工具極大的簡(jiǎn)化了這一過程。該工具基于Excel，其中，可以選擇曲線斜率，然后，針對(duì)每一IQ采樣，在單元中填入AxC載波。使用填充位，使幀填滿。CPRI幀完全填滿后，VB宏會(huì)為某一映射結(jié)構(gòu)自動(dòng)生成RTL代碼。如果需要多次使用，工具可以用于自動(dòng)生成幾個(gè)IQ映射器實(shí)例。具有3路AXC載波的IQ映射器，每個(gè)有16位I和Q，相似的例子具有8位I和Q，分別如圖7和圖8所示。工具生成RTL后，代碼被附到Altera CPRI megacore IP中，生成完整的CPRI設(shè)計(jì)。
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