3GPP5G射频指标解释（包含发射和接收指标-图片展示-适用于初级和中级射频工程师）

3GPP5G射频指标解释（包含发射和接收指标,图片展示,适用于初级和中级射频工程师）5G频段分两部分：FR1和FR2下面是FR1也就是sub6G的频段表：国内运营商移动部署的5G频段是n41和n79,联通和电信部署的频段都是n78，具体频率范围如下：中国移动：n41:2515~2675MHz,n79:4800~4900MHz;中国电信：n78:3400~3500MHz；中国联通：n78:3500~3600MHz;3GPP中关于5GFR1（sub6G）的射频指标要求都在38.101中，其中38.101-1和38.101-2分别定义的是SA架构下FR1（sub6G）和FR1（毫米波）下的射频指标要求，38.101-3是ENDC和5GCA组合下的5G射频指标要求，ENDC就是我们现阶段国内运营商正在推行的NSA架构。因为NSA架构属于过渡阶段，运营商重点部署的是SA架构，因此本文重点讲述SA架构下5G的射频指标，也就是38.101-1。3GPP相关文档下载地址：/ftp/Specs/archive/38_series/发射指标：6发射特性6.2Transmitterpower发射功率；6.2.1UEmaximumoutputpower最大发射功率以上测试取样周期至少为1个子帧，1ms，除非特别说明，对各自支持的所有带宽都有效6.2.2UEmaximumoutputpowerreduction最大发射功率回退5GNR允许终端在特定的调制方式、特定的RB分配机制下，适当回退最大发射功率，以适应高阶调制带来的发射指标超标或者占用带宽超标的问题；6.2.3UEadditionalmaximumoutputpowerreduction额外最大发射功率回退额外最大功率回退是网络端基于杂散的额外要求而设定的，额外最大功率回退值和最大功率回退值不能重复叠加，取最大值做回退，特定频段特定RB信令连接的最大功率回退6.3Outputpowerdynamics输出功率动态范围6.3.1Minimumoutputpower最小输出功率TheminimumcontrolledoutputpoweroftheUEisdefinedasthepowerinthechannelbandwidthforalltransmitbandwidthconfigurations(resourceblocks),whenthepowerissettoaminimumvalue.Theminimumoutputpowerisdefinedasthemeanpowerinatleastonesub-frame1ms.TheminimumoutputpowershallnotexceedthevaluesspecifiedinTable6.3.1-1.最小发射功率的概念我们不应该陌生，无论是Wcdma还是LTE都有这项指标要求，在最小1个子帧（1ms）的测试周期内，所有带宽和RB配置下，都应该满足最小发射功率小于某个规定的大小。这个指标的含义是手机终端和基站足够近的场景下，手机应该能够响应基站的要求，发射足够小的功率出来，从而可以最大可能的长时间上网。6.3.2TransmitOFFpower发射关功率TransmitOFFpowerisdefinedasthemeanpowerinthechannelbandwidthwhenthetransmitterisOFF.ThetransmitterisconsideredOFFwhentheUEisnotallowedtotransmitonanyofitsports..ThetransmitOFFpowerisdefinedasthemeanpowerinadurationofatleastonesub-frame(1ms)excludinganytransientperiods.ThetransmitOFFpowershallnotexceedthevaluesspecifiedinTable6.3.2-1.发射关功率的概念和LTE完全相同，网络要求终端关闭发射的时候，射频收发器的发射电路和PA都关闭，此时在射频口测试到的功率既是发射关功率，测试周期也是至少1个子帧（1ms）。这个指标反映的是终端保持安静的能力，主要是测试射频发射前端电路是否彻底关闭，以及是否有自激或者接收电路的锁相环电路有无泄露等。6.3.3TransmitON/OFFtimemask发射功率开关模板GeneralON/OFFtimemask通用开关模板Figure-1:GeneralON/OFFtimemaskforNRULtransmissioninFR110us内完成功率10%-90%和90%-10%的上升和下降过程PRACHtimemaskPRACH时间模板SRStimemaskSRS时间模板6.3.4Powercontrol功率控制Absolutepowertolerance绝对功率容限Relativepowertolerance相对功率容限Aggregatepowertolerance合计功率容限6.4Transmitsignalquality发射信号质量6.4.1Frequencyerror频率误差要求的频率误差是载波频率±0.1PPM，测试周期1ms6.4.2Transmitmodulationquality发射信号调制质量ErrorVectorMagnitude矢量误差幅度对非256QAM的调制方式来说，测试功率只要求比最小发射功率高即可，而256QAM的测试要求功率比最小功率高10dB以上。也就是说并不需要在最大功率下测试EVM，大多数场景下只需要比最小功率大即可，但我们测试往往是设置的最大功率，这样的场景最恶劣，也最容易发现问题。Carrierleakage载波泄露Carrierleakageisanadditivesinusoidwaveformwhosefrequencyisthesameasthemodulatedwaveformcarrierfrequency.Themeasurementintervalisoneslotinthetimedomain.Inthecasethatuplinksharing,thecarrierleakagemayhave7.5kHzshiftwiththecarrierfrequency.Therelativecarrierleakagepowerisapowerratiooftheadditivesinusoidwaveformandthemodulatedwaveform.TherelativecarrierleakagepowershallnotexceedthevaluesspecifiedinTable.4.2.2-1载波泄露是一种由于串扰或者直流偏移造成的干扰，表现为未经调制的载波频率上的正弦波。这是一种幅度恒定且与信号幅度相对立的干扰。信号的IQ分量会对中心的子载波造成干扰，尤其是输出的调制信号较小的时候影响更大，本测试项以载波泄露的形式测试UE发射机的调试质量。In-bandemissions带内杂散Thein-bandemissionisdefinedastheaverageemissionacross12sub-carriersandasafunctionoftheRBoffsetfromtheedgeoftheallocatedULtransmissionbandwidth.Thein-bandemissionismeasuredastheratiooftheUEoutputpowerinanon–allocatedRBtotheUEoutputpowerinanallocatedRB.Thebasicin-bandemissionsmeasurementintervalisdefinedoveroneslotinthetimedomain;however,theminimumrequirementapplieswhenthein-bandemissionmeasurementisaveragedover10sub-frames.WhenthePUSCHorPUCCHtransmissionslotisshortenedduetomultiplexingwithSRS,thein-bandemissionsmeasurementintervalisreducedbyoneormoresymbols,accordingly.Theaverageofthebasicin-bandemissionmeasurementover10sub-framesshallnotexceedthevaluesspecifiedinTable-1.带内杂散定义为，12个子载波0RB的功率和满RB的功率之比，这个指标反映的是分配部分RB的时候对带内其他RB资源的干扰情况，因为都是分配带宽内，故称为带内杂散。EVMequalizerspectrumflatness.1RequirementsforPi/2BPSKmodulation6.5OutputRFspectrumemissions输出射频发射频谱6.5.1Occupiedbandwidth占用带宽Occupiedbandwidthisdefinedasthebandwidthcontaining99%ofthetotalintegratedmeanpowerofthetransmittedspectrumontheassignedchannel.Theoccupiedbandwidthforalltransmissionbandwidthconfigurations(ResourcesBlocks)shallbelessthanthechannelbandwidthspecifiedinTable6.5.1-Outofbandemission带外杂散TheOutofbandemissionsareunwantedemissionsimmediatelyoutsidetheassignedchannelbandwidthresultingfromthemodulationprocessandnon-linearityinthetransmitterbutexcludingspuriousemissions.Thisoutofbandemissionlimitisspecifiedintermsofaspectrumemissionmaskandanadjacentchannelleakagepowerratio.带外杂散包含SEM和ACLR两部分，其中SEM单位是绝对值dBm，而ACLR单位是相对值dBC。Spectrumemissionmask发射频谱模板ThespectrumemissionmaskoftheUEappliestofrequencies(ΔfOOB)startingfromtheedgeoftheassignedNRchannelbandwidth.ForfrequenciesoffsetgreaterthanFOOB。发射频谱模板指的是channelbandwidth到ΔfOOB之间的频谱，见上面的图片SEM部分。Adjacentchannelleakageratio临道功率泄露AdjacentchannelleakagepowerRatio(ACLR)istheratioofthefilteredmeanpowercentredontheassignedchannelfrequencytothefilteredmeanpowercentredonanadjacentchannelfrequency.ACLR指的是指定的信道对相邻的信道滤波后的平均功率之比，这个参数的好坏反映的当前终端对同系统的其他用户的影响。.1NRACLR5GNR临道功率泄露.2UTRAACLRUMTS制式临道功率泄露UTRAadjacentchannelleakagepowerratio(UTRAACLR)istheratioofthefilteredmeanpowercentredontheassignedNRchannelfrequencytothefilteredmeanpowercentredonanadjacent(s)UTRAchannelfrequency.UTRAACLRisspecifiedforthefirstadjacentUTRAchannel(UTRAACLR1)whichcenterfrequencyis±2.5MHzfromNRchanneledgeandforthe2ndadjacentUTRAchannel(UTRAACLR2)whichcenterfrequencyis±7.5MHzfromNRchanneledge.和LTE类似，5GNR也有相应的对UMTS（WCDMA和TD-SCDMA）的邻道干扰的指标，ACLR1指的是5G信道边缘±2.5MHz，ACLR2指的是5G信道边缘±7.5MHz。指标要求如下：6.5.3Spuriousemissions发射杂散这里的发射杂散是通用的发射杂散，和LTE的要求非常类似，是outofbandemssions之外的频谱要求。具体指标要求如下：6.5.4Transmitintermodulation发射交调Thetransmitintermodulationperformanceisameasureofthecapabilityofthetransmittertoinhibitthegenerationofsignalsinitsnonlinearelementscausedbypresenceofthewantedsignalandaninterferingsignalreachingthetransmitterviatheantenna.UEtransmitintermodulationisdefinedbytheratioofthemeanpowerofthewantedsignaltothemeanpoweroftheintermodulationproductwhenaninterferingCWsignalisaddedatalevelbelowthewantedsignalateachtransmitterantennaportwiththeotherantennaport(s)ifanyterminated.BoththewantedsignalpowerandtheintermodulationproductpoweraremeasuredthroughNRrectangularfilterwithmeasurementbandwidthshowninTable6.5.4-1.TherequirementoftransmitintermodulationisspecifiedinTable6.5.4-1.发射交调反映的是天线口的非线性特性，分别在中心频点±信道带宽和2*信道带宽加注-40dBC的CW信号，测试交调产物分别不超过-29dBc和-35dBC。7Receivercharacteristics接收特性7.2Diversitycharacteristics分集特性7.3Referencesensitivity参考灵敏度接收灵敏度，应该是射频领域中最基本的概念之一，是表示接收机能够在不超过一定误码率的情况下识别的最低信号强度。这里说误码率，和LTE一样，是沿用GSM和WCDMACS（CircuitSwitched，电路域交换）时代的定义作一个通称。在多数情况下，BER(BitErrorRate，误比特率)或PER(PacketErrorRate，误包率)用来考察灵敏度。而5GNR和LTE一样用Throughput（吞吐量）来表征灵敏度，用吞吐量不低于95%的最小信号表征5GNR的灵敏度。先来看下灵敏度的计算公式：Sensitivity=10log10(KT0)+10log10(BW)+NF+CNRmin其中10log10(KT0)表示的是室温25℃的底噪-174dBm，在绝对零度-273℃时我们认为电子是不运动的，这个时候的底噪是-174dBm，室温下电子有活动了，但底噪增加的非常有限，为了计算方便，室温下的底噪还记做-174dBm。BW：BandWidth，带宽；NF：NoiseFigure，系统的噪声系数，一般指第一个低噪放的噪声系数；CNRmin：MinimumCarrierNoiseRatioAllowed，系统解调所允许的最小载波噪声比；以5GNR的20MHz业务为例，讲解下5GNR灵敏度的由来。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业务实际占用带宽19MHzNF=6db（这里的NF对系统来说就是第一级LNA之前的插损加上该LNA自身的噪声系数NF）CNRmin:-1db7.4Maximuminputlevel最大输入电平测试方法：上行功率设置为最大功率-4dB，DFT-S-OFDMQPSK，RB设置见下图提到的表（在文档38.521-1中），下行配置成CP-OFDM64QAM和CP-OFDM256QAM要求在输入如下表格的电平时，吞吐量throughput不小于95%。7.5Adjacentchannelselectivity临道选择性Adjacentchannelselectivity(ACS)isameasureofareceiver'sabilitytoreceiveanNRsignalatitsassignedchannelfrequencyinthepresenceofanadjacentchannelsignalatagivenfrequencyoffsetfromthecentrefrequencyoftheassignedchannel.ACSistheratioofthereceivefilterattenuationontheassignedchannelfrequencytothereceivefilterattenuationontheadjacentchannel(s).邻道选择性测试的是在主信道相邻的信道加一个干扰信号，主信道灵敏度恶化的情况能否满足要求。ACS指标是主信道的滤波器衰减值对相邻信道的滤波器衰减值之比。测试方法：<2700MHz的频段Case1:主接收信号的电平设置为REFSENS+14dB，干扰功率大小REFSENS+32.5dB，干扰信号带宽5MHz，干扰信号的频率±52.5MHz。Case2:主接收信号的电平设置为-43.5dBm，干扰功率大小-25dBm，干扰信号带宽5MHz，干扰信号的频率±52.5MHz。>3300MHz的频段Case1:主接收信号的电平设置为REFSENS+14dB，干扰功率大小REFSENS+45.5dB，干扰信号带宽BW，干扰信号的频率±BW。Case2:主接收信号的电平设置为-56.5d