3GPP5G射頻指標(biāo)解釋（包含發(fā)射和接收指標(biāo)-圖片展示-適用于初級和中級射頻工程師）

3GPP5G射頻指標(biāo)解釋（包含發(fā)射和接收指標(biāo),圖片展示,適用于初級和中級射頻工程師）5G頻段分兩部分：FR1和FR2下面是FR1也就是sub6G的頻段表：國內(nèi)運(yùn)營商移動部署的5G頻段是n41和n79,聯(lián)通和電信部署的頻段都是n78，具體頻率范圍如下：中國移動：n41:2515~2675MHz,n79:4800~4900MHz;中國電信：n78:3400~3500MHz；中國聯(lián)通：n78:3500~3600MHz;3GPP中關(guān)于5GFR1（sub6G）的射頻指標(biāo)要求都在38.101中，其中38.101-1和38.101-2分別定義的是SA架構(gòu)下FR1（sub6G）和FR1（毫米波）下的射頻指標(biāo)要求，38.101-3是ENDC和5GCA組合下的5G射頻指標(biāo)要求，ENDC就是我們現(xiàn)階段國內(nèi)運(yùn)營商正在推行的NSA架構(gòu)。因?yàn)镹SA架構(gòu)屬于過渡階段，運(yùn)營商重點(diǎn)部署的是SA架構(gòu)，因此本文重點(diǎn)講述SA架構(gòu)下5G的射頻指標(biāo)，也就是38.101-1。3GPP相關(guān)文檔下載地址：/ftp/Specs/archive/38_series/發(fā)射指標(biāo)：6發(fā)射特性6.2Transmitterpower發(fā)射功率；6.2.1UEmaximumoutputpower最大發(fā)射功率以上測試取樣周期至少為1個(gè)子幀，1ms，除非特別說明，對各自支持的所有帶寬都有效6.2.2UEmaximumoutputpowerreduction最大發(fā)射功率回退5GNR允許終端在特定的調(diào)制方式、特定的RB分配機(jī)制下，適當(dāng)回退最大發(fā)射功率，以適應(yīng)高階調(diào)制帶來的發(fā)射指標(biāo)超標(biāo)或者占用帶寬超標(biāo)的問題；6.2.3UEadditionalmaximumoutputpowerreduction額外最大發(fā)射功率回退額外最大功率回退是網(wǎng)絡(luò)端基于雜散的額外要求而設(shè)定的，額外最大功率回退值和最大功率回退值不能重復(fù)疊加，取最大值做回退，特定頻段特定RB信令連接的最大功率回退6.3Outputpowerdynamics輸出功率動態(tài)范圍6.3.1Minimumoutputpower最小輸出功率TheminimumcontrolledoutputpoweroftheUEisdefinedasthepowerinthechannelbandwidthforalltransmitbandwidthconfigurations(resourceblocks),whenthepowerissettoaminimumvalue.Theminimumoutputpowerisdefinedasthemeanpowerinatleastonesub-frame1ms.TheminimumoutputpowershallnotexceedthevaluesspecifiedinTable6.3.1-1.最小發(fā)射功率的概念我們不應(yīng)該陌生，無論是Wcdma還是LTE都有這項(xiàng)指標(biāo)要求，在最小1個(gè)子幀（1ms）的測試周期內(nèi)，所有帶寬和RB配置下，都應(yīng)該滿足最小發(fā)射功率小于某個(gè)規(guī)定的大小。這個(gè)指標(biāo)的含義是手機(jī)終端和基站足夠近的場景下，手機(jī)應(yīng)該能夠響應(yīng)基站的要求，發(fā)射足夠小的功率出來，從而可以最大可能的長時(shí)間上網(wǎng)。6.3.2TransmitOFFpower發(fā)射關(guān)功率TransmitOFFpowerisdefinedasthemeanpowerinthechannelbandwidthwhenthetransmitterisOFF.ThetransmitterisconsideredOFFwhentheUEisnotallowedtotransmitonanyofitsports..ThetransmitOFFpowerisdefinedasthemeanpowerinadurationofatleastonesub-frame(1ms)excludinganytransientperiods.ThetransmitOFFpowershallnotexceedthevaluesspecifiedinTable6.3.2-1.發(fā)射關(guān)功率的概念和LTE完全相同，網(wǎng)絡(luò)要求終端關(guān)閉發(fā)射的時(shí)候，射頻收發(fā)器的發(fā)射電路和PA都關(guān)閉，此時(shí)在射頻口測試到的功率既是發(fā)射關(guān)功率，測試周期也是至少1個(gè)子幀（1ms）。這個(gè)指標(biāo)反映的是終端保持安靜的能力，主要是測試射頻發(fā)射前端電路是否徹底關(guān)閉，以及是否有自激或者接收電路的鎖相環(huán)電路有無泄露等。6.3.3TransmitON/OFFtimemask發(fā)射功率開關(guān)模板GeneralON/OFFtimemask通用開關(guān)模板Figure-1:GeneralON/OFFtimemaskforNRULtransmissioninFR110us內(nèi)完成功率10%-90%和90%-10%的上升和下降過程PRACHtimemaskPRACH時(shí)間模板SRStimemaskSRS時(shí)間模板6.3.4Powercontrol功率控制Absolutepowertolerance絕對功率容限Relativepowertolerance相對功率容限Aggregatepowertolerance合計(jì)功率容限6.4Transmitsignalquality發(fā)射信號質(zhì)量6.4.1Frequencyerror頻率誤差要求的頻率誤差是載波頻率±0.1PPM，測試周期1ms6.4.2Transmitmodulationquality發(fā)射信號調(diào)制質(zhì)量ErrorVectorMagnitude矢量誤差幅度對非256QAM的調(diào)制方式來說，測試功率只要求比最小發(fā)射功率高即可，而256QAM的測試要求功率比最小功率高10dB以上。也就是說并不需要在最大功率下測試EVM，大多數(shù)場景下只需要比最小功率大即可，但我們測試往往是設(shè)置的最大功率，這樣的場景最惡劣，也最容易發(fā)現(xiàn)問題。Carrierleakage載波泄露Carrierleakageisanadditivesinusoidwaveformwhosefrequencyisthesameasthemodulatedwaveformcarrierfrequency.Themeasurementintervalisoneslotinthetimedomain.Inthecasethatuplinksharing,thecarrierleakagemayhave7.5kHzshiftwiththecarrierfrequency.Therelativecarrierleakagepowerisapowerratiooftheadditivesinusoidwaveformandthemodulatedwaveform.TherelativecarrierleakagepowershallnotexceedthevaluesspecifiedinTable.4.2.2-1載波泄露是一種由于串?dāng)_或者直流偏移造成的干擾，表現(xiàn)為未經(jīng)調(diào)制的載波頻率上的正弦波。這是一種幅度恒定且與信號幅度相對立的干擾。信號的IQ分量會對中心的子載波造成干擾，尤其是輸出的調(diào)制信號較小的時(shí)候影響更大，本測試項(xiàng)以載波泄露的形式測試UE發(fā)射機(jī)的調(diào)試質(zhì)量。In-bandemissions帶內(nèi)雜散Thein-bandemissionisdefinedastheaverageemissionacross12sub-carriersandasafunctionoftheRBoffsetfromtheedgeoftheallocatedULtransmissionbandwidth.Thein-bandemissionismeasuredastheratiooftheUEoutputpowerinanon–allocatedRBtotheUEoutputpowerinanallocatedRB.Thebasicin-bandemissionsmeasurementintervalisdefinedoveroneslotinthetimedomain;however,theminimumrequirementapplieswhenthein-bandemissionmeasurementisaveragedover10sub-frames.WhenthePUSCHorPUCCHtransmissionslotisshortenedduetomultiplexingwithSRS,thein-bandemissionsmeasurementintervalisreducedbyoneormoresymbols,accordingly.Theaverageofthebasicin-bandemissionmeasurementover10sub-framesshallnotexceedthevaluesspecifiedinTable-1.帶內(nèi)雜散定義為，12個(gè)子載波0RB的功率和滿RB的功率之比，這個(gè)指標(biāo)反映的是分配部分RB的時(shí)候?qū)?nèi)其他RB資源的干擾情況，因?yàn)槎际欠峙鋷拑?nèi)，故稱為帶內(nèi)雜散。EVMequalizerspectrumflatness.1RequirementsforPi/2BPSKmodulation6.5OutputRFspectrumemissions輸出射頻發(fā)射頻譜6.5.1Occupiedbandwidth占用帶寬Occupiedbandwidthisdefinedasthebandwidthcontaining99%ofthetotalintegratedmeanpowerofthetransmittedspectrumontheassignedchannel.Theoccupiedbandwidthforalltransmissionbandwidthconfigurations(ResourcesBlocks)shallbelessthanthechannelbandwidthspecifiedinTable6.5.1-Outofbandemission帶外雜散TheOutofbandemissionsareunwantedemissionsimmediatelyoutsidetheassignedchannelbandwidthresultingfromthemodulationprocessandnon-linearityinthetransmitterbutexcludingspuriousemissions.Thisoutofbandemissionlimitisspecifiedintermsofaspectrumemissionmaskandanadjacentchannelleakagepowerratio.帶外雜散包含SEM和ACLR兩部分，其中SEM單位是絕對值dBm，而ACLR單位是相對值dBC。Spectrumemissionmask發(fā)射頻譜模板ThespectrumemissionmaskoftheUEappliestofrequencies(ΔfOOB)startingfromtheedgeoftheassignedNRchannelbandwidth.ForfrequenciesoffsetgreaterthanFOOB。發(fā)射頻譜模板指的是channelbandwidth到ΔfOOB之間的頻譜，見上面的圖片SEM部分。Adjacentchannelleakageratio臨道功率泄露AdjacentchannelleakagepowerRatio(ACLR)istheratioofthefilteredmeanpowercentredontheassignedchannelfrequencytothefilteredmeanpowercentredonanadjacentchannelfrequency.ACLR指的是指定的信道對相鄰的信道濾波后的平均功率之比，這個(gè)參數(shù)的好壞反映的當(dāng)前終端對同系統(tǒng)的其他用戶的影響。.1NRACLR5GNR臨道功率泄露.2UTRAACLRUMTS制式臨道功率泄露UTRAadjacentchannelleakagepowerratio(UTRAACLR)istheratioofthefilteredmeanpowercentredontheassignedNRchannelfrequencytothefilteredmeanpowercentredonanadjacent(s)UTRAchannelfrequency.UTRAACLRisspecifiedforthefirstadjacentUTRAchannel(UTRAACLR1)whichcenterfrequencyis±2.5MHzfromNRchanneledgeandforthe2ndadjacentUTRAchannel(UTRAACLR2)whichcenterfrequencyis±7.5MHzfromNRchanneledge.和LTE類似，5GNR也有相應(yīng)的對UMTS（WCDMA和TD-SCDMA）的鄰道干擾的指標(biāo)，ACLR1指的是5G信道邊緣±2.5MHz，ACLR2指的是5G信道邊緣±7.5MHz。指標(biāo)要求如下：6.5.3Spuriousemissions發(fā)射雜散這里的發(fā)射雜散是通用的發(fā)射雜散，和LTE的要求非常類似，是outofbandemssions之外的頻譜要求。具體指標(biāo)要求如下：6.5.4Transmitintermodulation發(fā)射交調(diào)Thetransmitintermodulationperformanceisameasureofthecapabilityofthetransmittertoinhibitthegenerationofsignalsinitsnonlinearelementscausedbypresenceofthewantedsignalandaninterferingsignalreachingthetransmitterviatheantenna.UEtransmitintermodulationisdefinedbytheratioofthemeanpowerofthewantedsignaltothemeanpoweroftheintermodulationproductwhenaninterferingCWsignalisaddedatalevelbelowthewantedsignalateachtransmitterantennaportwiththeotherantennaport(s)ifanyterminated.BoththewantedsignalpowerandtheintermodulationproductpoweraremeasuredthroughNRrectangularfilterwithmeasurementbandwidthshowninTable6.5.4-1.TherequirementoftransmitintermodulationisspecifiedinTable6.5.4-1.發(fā)射交調(diào)反映的是天線口的非線性特性，分別在中心頻點(diǎn)±信道帶寬和2*信道帶寬加注-40dBC的CW信號，測試交調(diào)產(chǎn)物分別不超過-29dBc和-35dBC。7Receivercharacteristics接收特性7.2Diversitycharacteristics分集特性7.3Referencesensitivity參考靈敏度接收靈敏度，應(yīng)該是射頻領(lǐng)域中最基本的概念之一，是表示接收機(jī)能夠在不超過一定誤碼率的情況下識別的最低信號強(qiáng)度。這里說誤碼率，和LTE一樣，是沿用GSM和WCDMACS（CircuitSwitched，電路域交換）時(shí)代的定義作一個(gè)通稱。在多數(shù)情況下，BER(BitErrorRate，誤比特率)或PER(PacketErrorRate，誤包率)用來考察靈敏度。而5GNR和LTE一樣用Throughput（吞吐量）來表征靈敏度，用吞吐量不低于95%的最小信號表征5GNR的靈敏度。先來看下靈敏度的計(jì)算公式：Sensitivity=10log10(KT0)+10log10(BW)+NF+CNRmin其中10log10(KT0)表示的是室溫25℃的底噪-174dBm，在絕對零度-273℃時(shí)我們認(rèn)為電子是不運(yùn)動的，這個(gè)時(shí)候的底噪是-174dBm，室溫下電子有活動了，但底噪增加的非常有限，為了計(jì)算方便，室溫下的底噪還記做-174dBm。BW：BandWidth，帶寬；NF：NoiseFigure，系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，一般指第一個(gè)低噪放的噪聲系數(shù)；CNRmin：MinimumCarrierNoiseRatioAllowed，系統(tǒng)解調(diào)所允許的最小載波噪聲比；以5GNR的20MHz業(yè)務(wù)為例，講解下5GNR靈敏度的由來。Sensitivity(LTE)=10log10(KT0)+10log10(BW)+NF+CNRmin=-174dbm+10log10(19.08*10^6)+6db+(-1)dB=-174dBm+72.8+6dB+（-1）dB=-96.2dBmBW=20MHz業(yè)務(wù)實(shí)際占用帶寬19MHzNF=6db（這里的NF對系統(tǒng)來說就是第一級LNA之前的插損加上該LNA自身的噪聲系數(shù)NF）CNRmin:-1db7.4Maximuminputlevel最大輸入電平測試方法：上行功率設(shè)置為最大功率-4dB，DFT-S-OFDMQPSK，RB設(shè)置見下圖提到的表（在文檔38.521-1中），下行配置成CP-OFDM64QAM和CP-OFDM256QAM要求在輸入如下表格的電平時(shí)，吞吐量throughput不小于95%。7.5Adjacentchannelselectivity臨道選擇性Adjacentchannelselectivity(ACS)isameasureofareceiver'sabilitytoreceiveanNRsignalatitsassignedchannelfrequencyinthepresenceofanadjacentchannelsignalatagivenfrequencyoffsetfromthecentrefrequencyoftheassignedchannel.ACSistheratioofthereceivefilterattenuationontheassignedchannelfrequencytothereceivefilterattenuationontheadjacentchannel(s).鄰道選擇性測試的是在主信道相鄰的信道加一個(gè)干擾信號，主信道靈敏度惡化的情況能否滿足要求。ACS指標(biāo)是主信道的濾波器衰減值對相鄰信道的濾波器衰減值之比。測試方法：<2700MHz的頻段Case1:主接收信號的電平設(shè)置為REFSENS+14dB，干擾功率大小REFSENS+32.5dB，干擾信號帶寬5MHz，干擾信號的頻率±52.5MHz。Case2:主接收信號的電平設(shè)置為-43.5dBm，干擾功率大小-25dBm，干擾信號帶寬5MHz，干擾信號的頻率±52.5MHz。>3300MHz的頻段Case1:主接收信號的電平設(shè)置為REFSENS+14dB，干擾功率大小REFSENS+45.5dB，干擾信號帶寬BW，干擾信號的頻率±BW。Case2:主接收信號的電平設(shè)置為-56.5d