摘要

      分布式基站的基本結構與傳統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，分別作為單獨的部分。這種分布式結構具有配置靈活、工程建設方便、環境適應性強等優點，應用越來越廣泛。為了規范BBU和RRU之間的接口標準，CPRI(Common Public Radio Interface)協議應運而生。目前，CPRI接口的測試" title="測試">測試已經成為業界關注的焦點。R&S公司基于其強大的技術實力，于業界首先推出了基于CPRI接口的RRU和BBU測試解決方案，進一步完善了基站領域的測試需求，可以更好地為運營商、基站設備商、直放站廠商和檢測機構提供相應的測試服務。

      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。但在實用傳統基站部署的網絡中，基站的擴容卻是運營商頭疼的大問題。這是由于傳統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，需要進行擴容，增加基帶單元的同時就必須增加射頻單元，這將無法避免地導致射頻部分的浪費。而如果基站可以實現基站內的單元模塊化，各模塊之間各自獨立，在上述情況下，就可以根據實際需要，實現只增加基帶資源不增加射頻資源的靈活配置，從而節省大量的設備成本。

      現在新的3G/4G基站采用了開放架構，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準協議，可分開放置；模塊化則是開放架構概念的一種延伸，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起成立了通用公共無線接口 (Common Public Radio Interface，CPRI)標準化組織。CPRI接口是指基站內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準協議，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準的CPRI接口拉遠實現分布式組網。同時，新一代基站出現了一種嶄新的基站形態——分布式基站，基帶處理部分(BBU)和射頻收發信機部分(RRU)設計成單獨的模塊，分布式基站不僅帶來了快速、便捷的網絡部署，而且有利于大幅降低運營商建網的成本，逐步成為運營商關注的焦點。基于CPRI的廣泛發展，如何進行CPRI接口測試已成為業界關注的焦點。

      2  CPRI基本原理

      2.1  CPRI的物理層定義

      CPRI定義物理層(Layer 1)和數據鏈路層(Layer 2)協議，服務于用戶、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的結構。

      圖2  CPRI的結構

       CPRI接口支持以下類型的信息流：

      （1）IQ數據

       用戶平臺信息所用的同相和正交調制下的數據(數字基帶信號)格式。

      （2）同步

       用于幀和時間調整的同步數據。

      （3）層1帶內協議

        與鏈路有關且直接被物理層傳送的信號傳輸信息。用于系統啟動、物理層鏈路維護和與物理層用戶數據密切聯系的時間關鍵信息的傳輸。

      （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數據模式傳送。不同的天線載波的IQ數據在電或光傳輸線上被時分復用方案傳輸。C&M數據被作為頻帶協議(時間關鍵信息化數據)或層3協議(非CPRI規范所定義，位于適當的數據鏈路層頂部)傳送。CPRl支持兩種不同的用于C&M數據傳送的數據鏈路層協議——HDLC的子集和以太網。一些附加的C&M數據與IQ數據一起定時多路傳輸。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準CPRI接口，通過光纖將基帶單元和射頻單元相連，使系統具有開放式的架構。此外，基帶部分由于采用了資源池設計，通過增加資源處理板的方式就可以支持平滑擴展。由于射頻和基帶模塊間的獨立性，這兩個模塊的增加是完全可以分開進行的，不必涉及到另一個模塊，從根本上節約了成本。過去一直讓運營商頭疼的擴容問題，就這樣簡單地被解決了。
      2.2  CPRI的基本幀結構
     
       CPRI的鏈路層定義了一個同步的幀結構。幀結構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數據時隙，供基站安排需要傳送的IQ復用流。用戶平臺IQ數據所要求的采樣寬度依賴于應用層面。該規范提供了通用的映射機制來實現所需采樣寬度，上行鏈路數據寬度在4~l0b間可選，下行鏈路數據寬度在8~20b間可選。
     
        定義超幀的目的是為CPRI協議增加控制和同步功能。每256個基本幀構成一個超幀。同時，每150個超幀可以構成一個無線幀。256個基本幀的第0時隙共同構成矩形的超幀控制結構。這個控制結構中，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，即每個子通道內的相鄰時隙，相互間隔是64個基本幀長度。
     
        同步字節是固定的控制字符k28.5，在8b，10b編解碼中作為超幀和基本幀的定位字符。一旦解碼模塊發現了同步字節，可以根據基本幀與超幀的固定關系推導出時隙結構。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1：慢速C&M信道，基于高速數據鏈路控制(HDLC)。
      ●C&M信道選項2：快速C&M信道，基于以太網(Ethernet)。
     
       慢速C&M子通道用于傳送控制和管理類的HDLC幀。CPRI規范定義的HDLC的鏈路速率最低達240kbit/s，最高達1920kbit/s。線路告警字節主要發送遠端告警、信號丟失、幀丟失等物理層的告警信息。CPRI規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指針P字節來定義。
      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所示啟動狀態機的啟動過程，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機的遷移過程。