两种基带射频接口协议介绍及基本工作原理分析

3G标准原先就有宽带码分多址（WCDMA）、CDMA2000、时分同步码分多址（TD-SCDMA）3种，2007年WiMAX又跻身其中，使得3G标准就有4个，加上2G的GSM/CDMA、准4G的长期演进（LTE）标准等，目前在用和将要使用的无线标准有7个之多，同时支持这么多种标准，对许多设备商来说都是个负担，随着设备种类的增加，开发和维护都是问题，如果能将这些标准都融合在一个硬件平台上，那么无疑将大大减轻设备商的研发成本和设备成本。在这种背景下，多模基站应运而生。

顾名思义，多模基站就是同时支持多种无线标准的基站。由于多模基站既可降低硬件成本，又便于运营商快速推出新业务，所以各个厂家都在集中精力研究多模基站，以便在未来竞争中占据先机。

开发多模基站的一个“瓶颈”就在于基带-射频接口，这个接口其实就是基带单元和射频单元的一个数据传输链路，当然还有信令、定时信号等辅助信息。由于各种标准的数据格式、速率都不一样，因此如何将它们融合在一起传输是个难题。

目前世界上使用最多的两种基带射频接口协议是通用公共无线电接口（CPRI）和开放基站架构协议（OBSAI）接口，通过研究这两个协议，发现 OBSAI协议特有的帧结构和分层设计的理念非常适合同时传输多个无线标准的基带数据［1］。CPRI虽然也能同时传输多个标准的基带数据，但是由于它的单个数据帧很大，需要拆分成很多个小块传输，而且不同无线标准的基带数据速率不同，块的大小也不同，实现起来相对麻烦，所以需要使用OBSAI协议来搭建多模基站的基带射频接口。

1 协议简介

OBSAI是由诺基亚、中兴通讯、三星等知名公司发起的一个标准化组织，它致力于在基带单元和射频单元之间搭建一个公共接口，不同厂家的设备可以通过这个接口互联。

OBSAI协议的最小单位是消息（Message），它包含目的地址、数据类型、时间戳和净荷4个部分，共19个字节。消息每个部分的长度及含义如表1所示。

OBSAI协议将基带射频接口分为4层，从上至下分别是应用层、传输层、链路层和物理层。发送方向应用层负责将基带数据、信令数据插入 Message；传输层负责将各个Message码流交叉、求和、复用，最后合成一路码流；链路层负责在这个码流上插入规律的特殊码，用来标记链路的好坏；物理层则负责8b/10b编解码、串并转换和串行传输等。接收方向是发送的逆过程，每一层把自己提取的数据传给上一层，最后提取出基带数据和信令数据。接收时没有求和处理，而发送时可能有，CDMA/WCDMA有求和，而WiMAX则没有。整个协议的结构如图1所示。

基带单元和射频单元都包含完整的4层，因为它们要把基带数据提取出来，而中间的传输单元则不需要提取数据，只有底下3层就足够了。

OBSAI规定了3种光纤速率，分别是768 Mbit/s、1 536 Mbit/s、3 072 Mbit/s，通常以1x、2x、4x来表示，两个1x码流可以通过Message交叉复用的方式变成一个2x码流，2个2x码流也可以同样的方式变成一个4x码流，由于1x码流速率低，处理方便，所以对于2x、4x的码流通常先解复用成几个1x码流，处理后再把相应的码流复用成2x、4x码流。

光模块有几个固定的速率等级，如1.25 Gbit/s、2.5 Gbit/s、3.125 Gbit/s等，所以OBSAI的3个速率只能从这几款中挑选。由于不是恰好匹配，存在一定的带宽浪费，造成OBSAI传输效率较低。而CPRI的几个速率等级恰好跟光模块的速率匹配，所以传输效率高。实际开发时，通过调整参数也可以使OBSAI工作在CPRI的速率等级上，从而提高传输效率。开发时内部结构并不发生变化。

2 基本原理

目前业界基带处理单元-射频拉远模块（BBU-RRU）分离基站的基带-射频连接形式有两种，一种是基带单元自己通过光口连接射频单元，另一种是多个基带单元将自己的数据送给交叉单元汇总后再通过光口连接射频单元。如果需要一根光纤上传输多种标准的数据，只能使用后者，因为只有这样才能把各种基带数据混在一起。两种连接形式如图2所示。图中光纤也可以是高速电缆。

从资源共享、布线方便等角度考虑，多模基站很可能会采用后一种连接形式，所以本文就以这种连接形式为例讲解基于OBSAI协议的基带射频接口原理。

一个基带单元支持几个扇区，每个扇区的数据速率、格式都相同，但是不同无线标准的基带数据的速率、格式不尽相同，如果要让它们使用相同的传输链路，不可能按照它们原有的格式传输，必须把它们封装在相同的容器里才有可能共用一个传输路径。OBSAI里的Message就可以作为这样的容器，存放不同标准的基带数据。各个Message作为一个独立的个体，可以任意交叉转发，真正脱离无线标准。