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[技术讨论] 5G CPRI和eCPRi速率计算 [复制链接]

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发表于 2020-3-3 11:42:42 |显示全部楼层
CPRI和eCPRi速率计算

先从CPRI接口说起,以LTE为例来计算CPRI速率公式如下:
CPRI速率 = 采样频率 × IQ数据位宽
先来算下采样频率,LTE决定在单播系统中采用15KHz的子载波间隔,相应的符号长度为66.67us(不含CP)。这样的话20MHz带宽能承载的子载波数大概就是1333多个。FFT的前提就是点数必须是2的整数次幂,因此必须选一个2的n次幂的数。比这个数大的就是最小的是2048了。因此IFFT就是2048个子载波。但是大家知道OFDM两端边缘有频谱泄露,即使加窗也不能完全克服。如果我占用1333多个子载波的话,再加上频偏泄露,那信号的带宽肯定大于20MHz。但是只给大家分配了20Mhz带宽,所以大家只能少占点,标准里定义1200个,这1200个子载波带宽加上频谱泄露总共是20MHz的带宽。关于为什么选1200,这和导频设置,工程上硬件滤波器的过渡带性能有关。因此2048个子载波里中间1200个才是放数据的,其余两边都是0,也就是说没放数据。OFDM所有子载波(1200个)上的符号率是15000symbol/s,要完成2048个子载波的采样速率是2048*15000 = 30.72MHz。根据采样定理,实信号的采样频率必须大于等于信号最大频率的2倍,但对于OFDM复信号,在频谱上是单边的,只需满足一倍采样率就不至于造成混叠,同时真正信号最大频率是小于20MHz的,所以30.72MHz的采样频率是完全满足要求的。
IQ数据位宽,如星座图分为I轴数据和Q轴数据,LTE普通模式下,下行I轴Q轴各占15bit,单个采样点的IQ位宽总共是30bit,也称为15bit采样。在LTE系统中提到的CPRI压缩特性实际是通过压缩I/Q数据位宽(降采样位宽)和降低样点的采样率(降采样率),来降低数据对CPRI带宽的需求,如下表所示18bit、20bit、24bit都是压缩模式下,降位宽的样点位宽bit数据;3.84Mhz采样率是基本帧单元的帧频,相当于码片速率:
表 1 CPRI接口采样带宽计算参数表
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1个Chip包含16bit位宽,W0为控制字,后面15bit为I/Q数据,I/Q两维数据叠加到30bit计算,按照20Mhz小区带宽计算1T1R射频通道数据下行 CPRI带宽 = 30.72Mhz × 30bit = 921.6Mbps,如下图所示:
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图 1 CPRI接口数据基本帧结构
上行计算时采样位宽取10bit,I/Q两维数据位宽为20bit,因上行采用16QAM调制,比下行64QAM调制效率要低,所以计算20Mhz带宽下1T1R射频通道上行 CPRI带宽 = 30.72Mhz × 20bit = 614.4Mbps。考虑到CPRI接口光纤收发分开,只取最大带宽,也就是下行921.6Mbps来根据射频通道TR数与20Mhz小区数量来进行计算。
5G的CPRI接口采用类似上面LTE相同的计算方法,只是带宽从原来20Mhz增大到100Mhz,射频通道TR数量增加到64TRx,所以相当于CPRI带宽在921.6Mbps的基础上增加到 5×64 倍,即320倍,如下图64T64R AAU对比LTE的4T4R射频带宽所示:
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图 2 64T64RAAU对比LTE4T4R射频的带宽估算示意图









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