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      2. 基站系統中的 CPRI 壓縮技術簡析

        2015-07-21 18:16:35 來源:EETOP
        CPRI 壓縮技術在基站系統設計中一直是一個技術熱點,隨著帶寬更寬的LTE規模商用,這個問題越來越突出。比如傳統宏站RRU的光纖拉遠場景,要傳輸多載波、多 天線、多小區、多級級聯,據我所知,光纖的速率早已經達到了10G。高速率意味著成本的成倍增加,需要更先進的FPGA,更高速率的光模塊和光纖,同時功 耗也會大幅增加。又比如在LTE小基站的拉遠系統中,一般的場景是需要傳輸雙天線(MIMO),20M帶寬,且通過千兆以太網進行傳輸及供電,傳統的非壓 縮傳輸是無法實現的。本文主要對第二種場景進行簡單分析。

        需求帶寬的計算。以LTE20M,2*2MIMO單載波為例,假設IQ數據位寬為16bit,速率為30.72MSPS,得到:

        總帶寬需求=30.72*16*2(IQ)*2(MIMO)*10/8(8b/10b編碼)*16/15(CPRI協議開銷)=2621.44M。
        CPRI壓縮的方法來源于上述公式,主要有兩方面,位寬壓縮,速率壓縮。

        速率壓縮

        了 解 LTE 物理層協議的工程師應該知道,LTE20M 有 1200 個子載波,每個子載波 15KHz,這樣算下來數據有效帶寬為 18M。而協議之所以推薦采用 30.72M 的采樣率,是考慮了保護帶、基帶 IFFT 處理方便等。然而從中射頻的角度,只需要從奈奎斯特采樣定理來考慮,保證有用信號無失真傳輸即可。從理論和實際效果來看,中射頻部分采用19.2M 或者 23.04M 的傳輸速率都是可以滿足下行 EVM 和上行 SNR 要求的。

        位寬壓縮

        可 以看到,在早期宏基站系統中,帶寬不受限,一般采用 16bit 的位寬,這是考慮 FPGA 處理最佳位寬,AD/DA 位寬等硬件原因。系統指標主要從兩方面考慮,動態范圍和 SNR。一般仿真認為,采用上下行 12bit 非壓縮即能滿足系統指標要求。上行傳統的方法是通過復雜的數字域 AGC 和模擬域 AGC 相結合的辦法來降低位寬要求,效果也非常明顯。下行也可以通過一些增益標識算法來實現,可以將位寬壓縮到 8bit 或者 10bit。采用上述兩種方法結合之后,可以滿足小基站的千兆以太網傳輸要求。

        值得注意的是,壓縮之后需要在傳輸對端進行解壓縮,這對于系統時延、數據對齊、FPGA 處理復雜度、系統可靠性等都有很大的挑戰。要實現更優的部署解決方案,更低的成本,采用CPRI 壓縮還是值得的。


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