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接口的測試" title="測試">測試已經(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測試解決方案，進(jìn)一步完善了基站領(lǐng)域的測試需求，可以更好地為運(yùn)營商、基站設(shè)備商、直放站廠商和檢測機(jī)構(gòu)提供相應(yīng)的測試服務(wù)。

      1  引言

      基站是由多個功能部分組成的，其中最主要的兩個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)營商頭疼的大問題。這是由于傳統(tǒng)基站的各個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就必須增加射頻單元，這將無法避免地導(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放式的接口和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可分開放置；模塊化則是開放架構(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所示為新一代開放式基站框圖。

      圖1  開放式基站框圖

      2003年6月，愛立信，華為，NEC，西門子和北電共同發(fā)起成立了通用公共無線接口 (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接口的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，從而使該接口開放化、公開化。

      新一代基站可以把宏基站的部分載波通過標(biāo)準(zhǔn)的CPRI接口拉遠(yuǎn)實(shí)現(xiàn)分布式組網(wǎng)。同時，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了快速、便捷的網(wǎng)絡(luò)部署，而且有利于大幅降低運(yùn)營商建網(wǎng)的成本，逐步成為運(yùn)營商關(guān)注的焦點(diǎn)。基于CPRI的廣泛發(fā)展，如何進(jìn)行CPRI接口測試已成為業(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信息在REC和RE之間或兩個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)格式。

      （2）同步

       用于幀和時間調(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傳輸信息。用于系統(tǒng)啟動、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分復(fù)用方案傳輸。C&M數(shù)據(jù)被作為頻帶協(xié)議(時間關(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)一起定時多路傳輸。最后，另外的時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，通過光纖將基帶單元和射頻單元相連，使系統(tǒng)具有開放式的架構(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，這兩個模塊的增加是完全可以分開進(jìn)行的，不必涉及到另一個模塊，從根本上節(jié)約了成本。過去一直讓運(yùn)營商頭疼的擴(kuò)容問題，就這樣簡單地被解決了。
      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，每個基本幀包含16個時隙，根據(jù)線路速率的不同，時隙的大小分別是1B，2B，4B。基本幀的第1個時隙是特殊的控制時隙，它的具體作用在超幀中定義，而其余的15個時隙是IQ數(shù)據(jù)時隙，供基站安排需要傳送的IQ復(fù)用流。用戶平臺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個基本幀構(gòu)成一個超幀。同時，每150個超幀可以構(gòu)成一個無線幀。256個基本幀的第0時隙共同構(gòu)成矩形的超幀控制結(jié)構(gòu)。這個控制結(jié)構(gòu)中，逐級嵌套的256個控制字按每4個字一組編為64個子信道。子信道序號Ns=0～63，每個子信道里的控制字序號Xs=0～3，一個嵌套里的控制字序號X=Ns+64×Xs，即每個子通道內(nèi)的相鄰時隙，相互間隔是64個基本幀長度。
     
        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)出時隙結(jié)構(gòu)。超幀號和基站幀號用于與基站的同步。
      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、信號丟失、幀丟失等物理層的告警信息。CPRI規(guī)范中同時定義了快速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)來定義。
      2.3  CPRI工作流程
      從整個CPRI的工作過程而言，最重要的是如圖3所示啟動狀態(tài)機(jī)的啟動過程，不僅需要硬件支持，而且還要有軟件的參與才能完成整個狀態(tài)機(jī)的遷移過程。