【導讀】現代的無線基礎設施的運行遵從CPRI協議，即公共射頻接口協議，使用光纖來傳送相位、數據、頻率及控制信息。隨著無線數據需求的逐漸增大，運營商及設備供應商都承受著壓力，為節省運營成本及投入，在基帶單元和射頻單元中采用了多條高速光纖。
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。Mu率壓縮通常用在音頻應用中，實現的效率很高，但是對于基帶信號，保真度損失較大。本文介紹偏置二次方方法，減少了分段數量，高效的獲得更適合基帶信號的低Mu值。這一靈活的壓縮方法提供2:1壓縮比，對于標準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宏射頻基站系統包括兩部分：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的公開規范進行定義。在這一規范中，這些模塊被定義為REC (射頻設備控制器)和RE (射頻設備)。請參見圖1。另一種類似的接口是OBSAI (開放基站體系結構計劃)。
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 (控制和管理)，以及基帶IQ數據。
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，但是后來擴展到覆蓋了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。
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Mu率壓縮
Mu率壓縮這種方法在數值范圍內重新分配數值，這樣，當進行后續的量化時，能夠降低信號保真度損失。采用算術函數進行重新分配，從零開始擴展數字。通過選擇常數Mu_compand_val來控制擴展率。
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。
3GPP測試和要求
蜂窩射頻系統的信號保真度是由3GPP定義的。測試規范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，對于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。
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3GPP測量
實現之后，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解調后的波形。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%。
CPRI標準提供了幀結構和通用方法，映射CPRI幀中的IQ數據，但是并沒有嚴格的標準，供應商實現了各種不同的方法。由于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制RTL。Altera開發的工具極大的簡化了這一過程。該工具基于Excel，其中，可以選擇曲線斜率，然后，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幀完全填滿后，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，工具可以用于自動生成幾個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后，代碼被附到Altera CPRI megacore IP中，生成完整的CPRI設計。
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