如何利用Mu率压缩对高斯波形进行压缩
现代无线基础设施系统运行cpri (公共射频接口)协议，使用了光纤来传送频率、相位、复杂数据和控制信息。对无线数据的需求一直呈指数增长。运营商和设备供应商都在寻找降低资金投入和运营成本的方法，在基带单元和射频单元之间采用了多条高速光纤。
本文介绍了使用mu率压缩对高斯波形进行压缩的方法，例如，cpri接口所使用的基带iq数据。mu率压缩通常用在音频应用中，实现的效率很高，但是对于基带信号，保真度损失较大。本文介绍偏置二次方方法，减少了分段数量，高效的获得更适合基带信号的低mu值。这一灵活的压缩方法提供2:1压缩比，对于标准lte(长期发展)测试波形，evm (误差矢量幅度)劣化不到1%。
引言
典型的lte宏射频基站系统包括两部分：基带处理和射频。这些组成一般通过光纤通道连接，协议接口由名为cpri的公开规范进行定义。在这一规范中，这些模块被定义为rec (射频设备控制器)和re (射频设备)。请参见图1。另一种类似的接口是obsai (开放基站体系结构计划)。
cpri定义了各种拓扑，包括点对点、点对多点、链，以及环形拓扑。cpri传送同步、c&m (控制和管理)，以及基带iq数据。
背景
cpri是由密切协作的业界多家oem定义的。最初是为3gpp utra (umts)开发的，但是后来扩展到覆盖了wimax、3gpp e-utra (lte)，以及3gpp gsm。随着无线标准的发展，iq数据的带宽需求急剧增长。
采样率、天线数量和射频数量的不断增长促使cpri标准的带宽几乎每两年就会翻倍，如图2和表1所示。带宽的增长也增加了数字实现(逻辑和收发器)和光器件(激光模组和光纤)的成本。最近的cpri v6.0版标准引入了10.1376gbps链路，使用66b64b编码替代其他线路速率所使用的8b10b，从而提高了链路效率。迫切需要进一步提高效率。
本文介绍压缩iq数据的一种方法，以相对较小的保真度损失，降低了传送速率。
mu率压缩
mu率压缩这种方法在数值范围内重新分配数值，这样，当进行后续的量化时，能够降低信号保真度损失。采用算术函数进行重新分配，从零开始扩展数字。通过选择常数mu_compand_val来控制扩展率。
mu率压缩通常用在音频压缩中，是itu-t建议g.711和g.191推荐的方法。在这些音频压缩方法中，设定了较大的mu_compand_val=255值。它产生2n指数，通过直接位移实现分段线性逼近，位移量由指数决定(参见表2)。图3显示了分段数和8位输出。
除了mu率，itu-t还建议了非常相似的方法，名为a率。a率映射到稍微不同的分段，小数值时产生稍微不同的结果。
3gpp测试和要求
蜂窝射频系统的信号保真度是由3gpp定义的。测试规范ts 36.104以evm (误码矢量测量)定义了信号保真度。evm是从理想星座点到测量点的矢量大小。对于64qam信号，64qam的e-utra要求是
mu率/ a率测试
使用了各种mu_compand_val值进行压缩和解压缩。图10显示了mu_compand_val与evm对比曲线，以蓝色表示a率，红色表示mu率。较大的mu值将指数增加的采样数映射为同样的指数，对于64qam数据，其结果非常差。进行一次简单量化，mu_compand_val=255时，evm较差。与itu建议相比，显然需要很浅的指数/扩展比。
当mu_compand_val大约是5时，出现了ofdma信号最优点。虽然mu_compand_val等于255时，是高效的实现点，但是evm不适合ofdma波形，需要较小的数值。
图11中，模拟mu率压缩，mu_compand_val=8。mu率函数将数据扩展，数据填充超出了iq数值范围。从16位到8位的mu率压缩得到了0.55%的evm。
3gpp测量
实现之后，使用3gpp测试模型和业界标准测量设备，进行实际的3gpp测量。图12显示了e-utra解调后的波形。在这一特殊的结果中，使用实际硬件，mu_compand_val被设置为8，得到了平均evm为0.791%。
iq映射自动生成工具
cpri标准提供了帧结构和通用方法，映射cpri帧中的iq数据，但是并没有严格的标准，供应商实现了各种不同的方法。由于可以使用不同的位宽度，因此，cpri压缩增大了难度。iq映射器的实现比较独特，每家供应商都为这一模块开发了定制rtl。altera开发的工具极大的简化了这一过程。该工具基于excel，其中，可以选择曲线斜率，然后，针对每一iq采样，在单元中填入axc载波。使用填充位，使帧填满。cpri帧完全填满后，vb宏会为某一映射结构自动生成rtl代码。如果需要多次使用，工具可以用于自动生成几个iq映射器实例。具有3路axc载波的iq映射器，每个有16位i和q，相似的例子具有8位i和q，分别如图13和图14所示。工具生成rtl后，代码被附到altera cpri megacore ip中，生成完整的cpri设计。
本文小结
从16位到8位的mu率压缩，使用了分段近似，结果是保真度损失非常小，只有0.79%。考虑到8%的3gpp规范，这是相对较小的劣化。延时和实现面积微不足道。
altera最新的cpri ip内核v6.0采用了cpri压缩和iq映射器工具，可以申请获得。
技领半导体推出PAC节能应用控制器平台
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基于IC4060和IC555的选择性定时器报警电路
如何利用Mu率压缩对高斯波形进行压缩
强化学习究竟是什么？它与机器学习技术有什么联系？
Channel传输示例介绍
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一文带你快速了解变频器
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2019年网络安全的发展趋势都有哪些
光电编码器,光电编码器的工作原理
OPPO新款产品将搭载联发科P60处理器
中国气象局与华为签署深化战略合作协议，加快推进新型信息技术在气象领域应用和自主创新
开关电源打嗝故障原因和维修方法
本文介绍了使用mu率压缩对高斯波形进行压缩的方法，例如，cpri接口所使用的基带iq数据。mu率压缩通常用在音频应用中，实现的效率很高，但是对于基带信号，保真度损失较大。本文介绍偏置二次方方法，减少了分段数量，高效的获得更适合基带信号的低mu值。这一灵活的压缩方法提供2:1压缩比，对于标准lte(长期发展)测试波形，evm (误差矢量幅度)劣化不到1%。
引言
典型的lte宏射频基站系统包括两部分：基带处理和射频。这些组成一般通过光纤通道连接，协议接口由名为cpri的公开规范进行定义。在这一规范中，这些模块被定义为rec (射频设备控制器)和re (射频设备)。请参见图1。另一种类似的接口是obsai (开放基站体系结构计划)。
cpri定义了各种拓扑，包括点对点、点对多点、链，以及环形拓扑。cpri传送同步、c&m (控制和管理)，以及基带iq数据。
背景
cpri是由密切协作的业界多家oem定义的。最初是为3gpp utra (umts)开发的，但是后来扩展到覆盖了wimax、3gpp e-utra (lte)，以及3gpp gsm。随着无线标准的发展，iq数据的带宽需求急剧增长。
采样率、天线数量和射频数量的不断增长促使cpri标准的带宽几乎每两年就会翻倍，如图2和表1所示。带宽的增长也增加了数字实现(逻辑和收发器)和光器件(激光模组和光纤)的成本。最近的cpri v6.0版标准引入了10.1376gbps链路，使用66b64b编码替代其他线路速率所使用的8b10b，从而提高了链路效率。迫切需要进一步提高效率。
本文介绍压缩iq数据的一种方法，以相对较小的保真度损失，降低了传送速率。
mu率压缩
mu率压缩这种方法在数值范围内重新分配数值，这样，当进行后续的量化时，能够降低信号保真度损失。采用算术函数进行重新分配，从零开始扩展数字。通过选择常数mu_compand_val来控制扩展率。
mu率压缩通常用在音频压缩中，是itu-t建议g.711和g.191推荐的方法。在这些音频压缩方法中，设定了较大的mu_compand_val=255值。它产生2n指数，通过直接位移实现分段线性逼近，位移量由指数决定(参见表2)。图3显示了分段数和8位输出。
除了mu率，itu-t还建议了非常相似的方法，名为a率。a率映射到稍微不同的分段，小数值时产生稍微不同的结果。
3gpp测试和要求
蜂窝射频系统的信号保真度是由3gpp定义的。测试规范ts 36.104以evm (误码矢量测量)定义了信号保真度。evm是从理想星座点到测量点的矢量大小。对于64qam信号，64qam的e-utra要求是
mu率/ a率测试
使用了各种mu_compand_val值进行压缩和解压缩。图10显示了mu_compand_val与evm对比曲线，以蓝色表示a率，红色表示mu率。较大的mu值将指数增加的采样数映射为同样的指数，对于64qam数据，其结果非常差。进行一次简单量化，mu_compand_val=255时，evm较差。与itu建议相比，显然需要很浅的指数/扩展比。
当mu_compand_val大约是5时，出现了ofdma信号最优点。虽然mu_compand_val等于255时，是高效的实现点，但是evm不适合ofdma波形，需要较小的数值。
图11中，模拟mu率压缩，mu_compand_val=8。mu率函数将数据扩展，数据填充超出了iq数值范围。从16位到8位的mu率压缩得到了0.55%的evm。
3gpp测量
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华阳集团汽车电子软件开发能力达到行业国际水平
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