本文介紹了使用Mu率壓縮對高斯波形進行壓縮的方法，例如，CPRI接口所使用的基帶IQ數據。Mulvyasuotongchangyongzaiyinpinyingyongzhong，shixiandexiaolvhengao
，danshiduiyujidaixinhao
，baozhendusunshijiaoda。benwenjieshaopianzhiercifangfangfa，jianshaolefenduanshuliang，gaoxiaodehuodegengshihejidaixinhaodediMu值。這一靈活的壓縮方法提供2:1壓縮比，對於標準LTE(長期發展)測試波形，EVM (誤差矢量幅度)劣化不到1%。

典型的LTE宏射頻基站係統包括兩部分：基帶處理和射頻。這些組成一般通過光纖通道連接，協議接口由名為CPRI的公開規範進行定義。在這一規範中，這些模塊被定義為REC (射頻設備控製器)和RE (射頻設備)。請參見圖1。另一種類似的接口是OBSAI (開放基站體係結構計劃)。

CPRI定義了各種拓撲，包括點對點、點對多點、鏈，以及環形拓撲。CPRI傳送同步、C&M (控製和管理)，以及基帶IQ數據。

背景

CPRI是由密切協作的業界多家OEM定義的。最初是為3GPP UTRA (UMTS)開發的
，但是後來擴展到覆蓋了WiMAX、3GPP E-UTRA (LTE)，以及3GPP GSM。隨著無線標準的發展
，IQ數據的帶寬需求急劇增長。

采樣率
、天線數量和射頻數量的不斷增長促使CPRI標準的帶寬幾乎每兩年就會翻倍
，如圖2和表1所示。帶寬的增長也增加了數字實現(邏輯和收發器)和光器件(激光模組和光纖)的成本。最近的CPRI V6.0版標準引入了10.1376Gbps鏈路

，使用66b64b編碼替代其他線路速率所使用的8b10b，從而提高了鏈路效率。迫切需要進一步提高效率。

本文介紹壓縮IQ數據的一種方法
，以相對較小的保真度損失


，降低了傳送速率。
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Mu率壓縮

Mu率(lv)壓(ya)縮(suo)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)在(zai)數(shu)值(zhi)範(fan)圍(wei)內(nei)重(zhong)新(xin)分(fen)配(pei)數(shu)值(zhi)，這(zhe)樣(yang)，當(dang)進(jin)行(xing)後(hou)續(xu)的(de)量(liang)化(hua)時(shi)
，能(neng)夠(gou)降(jiang)低(di)信(xin)號(hao)保(bao)真(zhen)度(du)損(sun)失(shi)。采(cai)用(yong)算(suan)術(shu)函(han)數(shu)進(jin)行(xing)重(zhong)新(xin)分(fen)配(pei)
，從(cong)零(ling)開(kai)始(shi)擴(kuo)展(zhan)數(shu)字(zi)。通(tong)過(guo)選(xuan)擇(ze)常(chang)數(shu)Mu_compand_val來控製擴展率。

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，設定了較大的Mu_compand_val=255值。它產生2n指數
，通過直接位移實現分段線性逼近

，位移量由指數決定(參見表2)。圖3顯示了分段數和8位輸出。

除了Mu率，ITU-T還建議了非常相似的方法，名為A率。A率映射到稍微不同的分段，小數值時產生稍微不同的結果。

3GPP測試和要求

蜂窩射頻係統的信號保真度是由3GPP定義的。測試規範TS 36.104以EVM (誤碼矢量測量)定義了信號保真度。EVM是從理想星座點到測量點的矢量大小。

Mu率/ A率測試

使用了各種Mu_compand_val值進行壓縮和解壓縮。圖4顯示了Mu_compand_val與EVM對比曲線，以藍色表示A率，紅色表示Mu率。較大的Mu值將指數增加的采樣數映射為同樣的指數，對於64QAM數據，其結果非常差。進行一次簡單量化，Mu_compand_val=255時，EVM較差。與ITU建議相比，顯然需要很淺的指數/擴展比。

當Mu_compand_val大約是5時，出現了OFDMA信號最優點。雖然Mu_compand_val等於255時，是高效的實現點，但是EVM不適合OFDMA波形，需要較小的數值。

圖5中，模擬Mu率壓縮
，Mu_compand_val=8。Mu率函數將數據擴展，數據填充超出了IQ數值範圍。從16位到8位的Mu率壓縮得到了0.55%的EVM。
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3GPP測量

實現之後，使用3GPP測試模型和業界標準測量設備，進行實際的3GPP測量。圖6顯示了E-UTRA解調後的波形。在這一特殊的結果中
，使用實際硬件
，Mu_compand_val被設置為8，得到了平均EVM為0.791%。

IQ映射自動生成工具

CPRI標準提供了幀結構和通用方法，映射CPRI幀中的IQ數據，但是並沒有嚴格的標準，供應商實現了各種不同的方法。由於可以使用不同的位寬度，因此，CPRI壓縮增大了難度。IQ映射器的實現比較獨特
，每家供應商都為這一模塊開發了定製RTL。Altera開發的工具極大的簡化了這一過程。該工具基於Excel，其中
，可以選擇曲線斜率，然後
，針對每一IQ采樣
，在單元中填入AxC載波。使用填充位，使幀填滿。CPRI幀完全填滿後，VB宏會為某一映射結構自動生成RTL代碼。如果需要多次使用，工具可以用於自動生成幾個IQ映射器實例。具有3路AXC載波的IQ映射器
，每個有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後
，代碼被附到Altera CPRI megacore IP中，生成完整的CPRI設計。

從16位到8位的Mu率壓縮，使用了分段近似，結果是保真度損失非常小，隻有0.79%。考慮到8%的3GPP規範，這是相對較小的劣化。延時和實現麵積微不足道。

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