O-RAN是什么?

开放无线接入网(O-RAN)是一种无线接入网(RAN)，允许不同厂商开发的蜂窝网络设备之间的互操作性。O-RAN旨在将传统的单片硬件为中心的RAN设计转变为使用具有开放和标准化接口的独立构建块的设计。因此，无线网络设备供应商可以专注于提供特定的软件组件，而不是构建一个完整的RAN。这种组件化使无线服务提供商能够混合和匹配来自多个供应商的组件。你可以用MATLAB^®和5G工具箱™生成前传控制和用户(CU)平面消息，用于O-RAN一致性测试。

O-RAN架构

图2的左侧描述了传统RAN如何使用由单个供应商提供的基带单元(BBU)和无线电单元(RU)等块。为了适应无线电接入网设计的更大灵活性，O-RAN联盟开发了O-RAN协议，允许基带和无线电单元被分成三个不同的模块和他们的协议层，每个都可由不同的供应商提供:

• O-RU (O-RAN无线电单元)，处理射频和物理层的较低部分(Low-PHY)
• O-DU (O-RAN分布式单元)，承担物理层上层(High-PHY)、介质访问控制(MAC)和无线链路控制(RLC)等任务。
• O-CU (O-RAN central unit)，负责管理PDCP (packet data convergence protocol)、SDAP (service data adaptation protocol)和RRC (radio resource control)协议实体

在O-RAN环境中，O-CU和核心网之间的接口被称为回程，O-DU和O-CU之间的接口被称为中程，O-DU和O-RU之间的接口被称为前路。您可以使用MATLAB和5G工具箱开发为Fronthaul和其他O-RAN接口生成数据的算法，如图2所示。你也可以用MATLAB, Simulink^®，以及无线HDL工具箱™，以降低实现的复杂性，然后通过基于模型的设计在FPGA上集成、测试和验证O-DU和O-RU系统。

O-RAN联盟选择了位于物理层下部(Low-PHY)和物理层上部(High-PHY)之间的split 7.2x。O-DU和O-RU之间的开放前传接口定义在7.2x分割处。

O-RAN前传信号处理

在下行(DL)处理例如，操作顺序可以细分为7.2倍分割之前的操作和7.2倍分割之后的操作。在7.2x分割的一边，功能上升到O-DU中的资源元素映射，如下所示:

1. 用户位从MAC (medium access control)层接收。
2. 这些位，组织成传输通道，进行5G NR上层信号处理操作，包括数据编码、置乱、调制、层映射、预编码和资源元映射。
3. 由此产生的IQ样本生成5G NR资源网格．

在7.2x分裂的另一边，以下功能出现在O-RU中:

1. 预编码和数字波束形成
2. 循环前缀正交频分复用(CP-OFDM)信号的产生由快速傅里叶反变换(IFFT)和循环前缀插入组成
3. 数模转换和模拟波束形成
4. 在指定的天线端口上以指定的射频频率进行空中模拟信号传输

打开Fronthaul接口

为了在开放前路的两个7.2x分割之间发送信息，必须遵循以下说明:在O-DU端，High-PHY信息首先被压缩，然后封装在增强型公共公共无线电接口(eCPRI)数据包中，最后嵌入以太网帧中并传输。O-RU端采集接收到的以太网帧，提取eCPRI报文，解压缩报文中的数据，然后进行Low-PHY操作。这些步骤如图4所示。对压缩的需求源于开放前路的有限容量。O-RAN联盟的建议不同压缩而且减压减少传输带宽的方法。

O-RAN建模与MATLAB仿真

使用MATLAB而且5 g的工具箱，可生成前传控制平面和CU平面消息O-RAN压缩一致性测试．您可以使用5G工具箱生成和解码这些数据包。所有属于High-PHY和Low-PHY的物理层函数都可以在工具箱中使用。

“5G工具箱”中的开放式前传建模和仿真使您能够:

• 应用High-PHY操作，提取7.2x split的IQ数据，即来自资源网格的数据。
• 使用可用的压缩方法之一压缩数据。支持的压缩方法是块浮点(BFP)、块缩放和mu-law，如TS O-RAN.WG4中定义的那样。CUS附件A.1.1、A.2.1和A.3.1。
• 构建在TS O-RAN. wg4中定义的O-RAN前路cu平面消息。并将消息写入PCAP文件。这些前传信息将从O-RAN分布式单元(O-DU)发送到O-RAN无线电单元(O-RU)。
• 解码O-RAN无线电单元(O-RU)中的cu平面信息。
• 恢复资源网格，解压缩数据，并继续执行Low-PHY操作。