摘要

      分布式基站的基本結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)一體化基站有很大的不同,，它將基站的基帶部分(BBU/REC)和射頻部分(RRU/RE/RRH)分離,，分別作為單獨(dú)的部分。這種分布式結(jié)構(gòu)具有配置靈活,、工程建設(shè)方便、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),，應(yīng)用越來(lái)越廣泛,。為了規(guī)范BBU和RRU之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，CPRI(Common Public Radio Interface)協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生,。目前,，CPRI接口的測(cè)試" title="測(cè)試">測(cè)試已經(jīng)成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。R&S公司基于其強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力,，于業(yè)界首先推出了基于CPRI接口的RRU和BBU測(cè)試解決方案,，進(jìn)一步完善了基站領(lǐng)域的測(cè)試需求，可以更好地為運(yùn)營(yíng)商,、基站設(shè)備商,、直放站廠商和檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供相應(yīng)的測(cè)試服務(wù)。

      1  引言

      基站是由多個(gè)功能部分組成的,，其中最主要的兩個(gè)部分是基帶部分和射頻部分,。但在實(shí)用傳統(tǒng)基站部署的網(wǎng)絡(luò)中，基站的擴(kuò)容卻是運(yùn)營(yíng)商頭疼的大問(wèn)題,。這是由于傳統(tǒng)基站的各個(gè)模塊通常是集成在一起的,，例如基帶單元和射頻單元通常是無(wú)法完全分離的，如果在基帶單元資源緊張的情況下,，需要進(jìn)行擴(kuò)容,，增加基帶單元的同時(shí)就必須增加射頻單元，這將無(wú)法避免地導(dǎo)致射頻部分的浪費(fèi),。而如果基站可以實(shí)現(xiàn)基站內(nèi)的單元模塊化,，各模塊之間各自獨(dú)立，在上述情況下,，就可以根據(jù)實(shí)際需要,，實(shí)現(xiàn)只增加基帶資源不增加射頻資源的靈活配置,，從而節(jié)省大量的設(shè)備成本,。

      現(xiàn)在新的3G/4G基站采用了開(kāi)放架構(gòu)，主要就是指基站的基帶部分和射頻部分之間采用了開(kāi)放式的接口和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,，可分開(kāi)放置,；模塊化則是開(kāi)放架構(gòu)概念的一種延伸，主要指基站的基帶部分和射頻部分無(wú)論從硬件還是軟件上都自成一體,，具有自己的功能,，基帶部分和射頻部分相互獨(dú)立。圖1所示為新一代開(kāi)放式基站框圖,。

      圖1  開(kāi)放式基站框圖

      2003年6月,，愛(ài)立信，華為，NEC,，西門(mén)子和北電共同發(fā)起成立了通用公共無(wú)線接口 (Common Public Radio Interface,，CPRI)標(biāo)準(zhǔn)化組織。CPRI接口是指基站內(nèi)部基帶單元和射頻單元之間的接口,，該組織成立的主要目的就是制定這個(gè)接口的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,，從而使該接口開(kāi)放化、公開(kāi)化,。

      新一代基站可以把宏基站的部分載波通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的CPRI接口拉遠(yuǎn)實(shí)現(xiàn)分布式組網(wǎng),。同時(shí)，新一代基站出現(xiàn)了一種嶄新的基站形態(tài)——分布式基站,，基帶處理部分(BBU)和射頻收發(fā)信機(jī)部分(RRU)設(shè)計(jì)成單獨(dú)的模塊,，分布式基站不僅帶來(lái)了快速、便捷的網(wǎng)絡(luò)部署,，而且有利于大幅降低運(yùn)營(yíng)商建網(wǎng)的成本,，逐步成為運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的焦點(diǎn)?；贑PRI的廣泛發(fā)展,，如何進(jìn)行CPRI接口測(cè)試已成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

      2  CPRI基本原理

      2.1  CPRI的物理層定義

      CPRI定義物理層(Layer 1)和數(shù)據(jù)鏈路層(Layer 2)協(xié)議,，服務(wù)于用戶,、控制和管理以及同步平臺(tái)信息在REC和RE之間或兩個(gè)RE之間的傳輸。圖2所示為CPRI的結(jié)構(gòu),。

      圖2  CPRI的結(jié)構(gòu)

       CPRI接口支持以下類型的信息流：

      （1）IQ數(shù)據(jù)

       用戶平臺(tái)信息所用的同相和正交調(diào)制下的數(shù)據(jù)(數(shù)字基帶信號(hào))格式,。

      （2）同步

       用于幀和時(shí)間調(diào)整的同步數(shù)據(jù)。

      （3）層1帶內(nèi)協(xié)議

        與鏈路有關(guān)且直接被物理層傳送的信號(hào)傳輸信息,。用于系統(tǒng)啟動(dòng),、物理層鏈路維護(hù)和與物理層用戶數(shù)據(jù)密切聯(lián)系的時(shí)間關(guān)鍵信息的傳輸。

      （4）廠商特定信息

       這種信息流是為廠商特定信息保留的,。

        用戶平臺(tái)信息以IQ數(shù)據(jù)模式傳送,。不同的天線載波的IQ數(shù)據(jù)在電或光傳輸線上被時(shí)分復(fù)用方案?jìng)鬏敗&M數(shù)據(jù)被作為頻帶協(xié)議(時(shí)間關(guān)鍵信息化數(shù)據(jù))或?qū)?協(xié)議(非CPRI規(guī)范所定義,，位于適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)鏈路層頂部)傳送,。CPRl支持兩種不同的用于C&M數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議——HDLC的子集和以太網(wǎng)。一些附加的C&M數(shù)據(jù)與IQ數(shù)據(jù)一起定時(shí)多路傳輸,。最后,，另外的時(shí)段可以用于傳送任何類型的廠商特定信息。
     
        目前,，新一代基站中的基站基帶單元和射頻單元之間采用標(biāo)準(zhǔn)CPRI接口,，通過(guò)光纖將基帶單元和射頻單元相連，使系統(tǒng)具有開(kāi)放式的架構(gòu)。此外,，基帶部分由于采用了資源池設(shè)計(jì),，通過(guò)增加資源處理板的方式就可以支持平滑擴(kuò)展。由于射頻和基帶模塊間的獨(dú)立性,，這兩個(gè)模塊的增加是完全可以分開(kāi)進(jìn)行的,，不必涉及到另一個(gè)模塊，從根本上節(jié)約了成本,。過(guò)去一直讓運(yùn)營(yíng)商頭疼的擴(kuò)容問(wèn)題,，就這樣簡(jiǎn)單地被解決了。
      2.2  CPRI的基本幀結(jié)構(gòu)
     
       CPRI的鏈路層定義了一個(gè)同步的幀結(jié)構(gòu),。幀結(jié)構(gòu)中最重要的概念是基本幀和超幀,。基本幀的頻率是3.84MHz,，每個(gè)基本幀包含16個(gè)時(shí)隙,，根據(jù)線路速率的不同，時(shí)隙的大小分別是1B,，2B,，4B?；編牡?個(gè)時(shí)隙是特殊的控制時(shí)隙,，它的具體作用在超幀中定義，而其余的15個(gè)時(shí)隙是IQ數(shù)據(jù)時(shí)隙,，供基站安排需要傳送的IQ復(fù)用流,。用戶平臺(tái)IQ數(shù)據(jù)所要求的采樣寬度依賴于應(yīng)用層面。該規(guī)范提供了通用的映射機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)所需采樣寬度,，上行鏈路數(shù)據(jù)寬度在4~l0b間可選,，下行鏈路數(shù)據(jù)寬度在8~20b間可選。
     
        定義超幀的目的是為CPRI協(xié)議增加控制和同步功能,。每256個(gè)基本幀構(gòu)成一個(gè)超幀,。同時(shí)，每150個(gè)超幀可以構(gòu)成一個(gè)無(wú)線幀,。256個(gè)基本幀的第0時(shí)隙共同構(gòu)成矩形的超幀控制結(jié)構(gòu),。這個(gè)控制結(jié)構(gòu)中,，逐級(jí)嵌套的256個(gè)控制字按每4個(gè)字一組編為64個(gè)子信道,。子信道序號(hào)Ns=0～63，每個(gè)子信道里的控制字序號(hào)Xs=0～3,，一個(gè)嵌套里的控制字序號(hào)X=Ns+64×Xs,，即每個(gè)子通道內(nèi)的相鄰時(shí)隙，相互間隔是64個(gè)基本幀長(zhǎng)度。
     
        同步字節(jié)是固定的控制字符k28.5,，在8b,，10b編解碼中作為超幀和基本幀的定位字符。一旦解碼模塊發(fā)現(xiàn)了同步字節(jié),，可以根據(jù)基本幀與超幀的固定關(guān)系推導(dǎo)出時(shí)隙結(jié)構(gòu),。超幀號(hào)和基站幀號(hào)用于與基站的同步。
      CPRl支持兩種不同類型的C&M信道：
      ●C&M信道選項(xiàng)1：慢速C&M信道,，基于高速數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC),。
      ●C&M信道選項(xiàng)2：快速C&M信道，基于以太網(wǎng)(Ethernet),。
     
       慢速C&M子通道用于傳送控制和管理類的HDLC幀,。CPRI規(guī)范定義的HDLC的鏈路速率最低達(dá)240kbit/s，最高達(dá)1920kbit/s,。線路告警字節(jié)主要發(fā)送遠(yuǎn)端告警,、信號(hào)丟失、幀丟失等物理層的告警信息,。CPRI規(guī)范中同時(shí)定義了快速C&M通道,，快速C&M通道的起始子通道由以太網(wǎng)指針P字節(jié)來(lái)定義。
      2.3  CPRI工作流程
      從整個(gè)CPRI的工作過(guò)程而言,，最重要的是如圖3所示啟動(dòng)狀態(tài)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程,，不僅需要硬件支持，而且還要有軟件的參與才能完成整個(gè)狀態(tài)機(jī)的遷移過(guò)程,。