5G CPRI和eCPRi速率计算

七喜微波

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

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：

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：

图 2 64T64RAAU对比LTE4T4R射频的带宽估算示意图