跟频谱发射相关的几个概念占用带宽的算法和测试配置要求

无线通信标准解读 2023-07-17 2458

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描述

距离上次我们学习5G终端射频标准，恰好又过去了三个月，一般三个月的时间就可以release一版新的3GPP标准，所以这次我们升级到3GPP TS 38.521-1 V17.8.0 版本：38521-1-h80来学习6.5 Output RF spectrumemissions的内容。

01跟频谱发射相关的几个概念

3GPP中对Unwanted Emission的定义如下：

Unwanted emissions are divided into "Out-of-band emission" and "Spurious emissions" in 3GPP RF specifications. This notation is in line with ITU-R recommendations such as SM.329-10 and the Radio Regulations.

在 3GPP 射频规范中，无用发射分为 "带外发射 "和 "杂散发射"。这与ITU-R建议书（如SM.329-10）和《无线电管理条例》是一致的。同时，与我国的《无线电频率划分规定》也是一致的。所以我们就来看一下ITU-R的定义：

带外发射（Out-of-band emission）= 调制过程中产生的紧靠必要带宽之外的一个或多个频率上的发射，但不包括杂散发射。

杂散发射（Spurious emission） = 在必要带宽之外的一个或多个频率上的发射，其电平可以降低而不影响相应的信息传输。杂散发射包括谐波发射、寄生发射、互调产物和频率转换产物，但不包括带外发射。

无用发射（Unwanted emissions） = 杂散发射和带外发射。

UE发射机频谱发射由三部分组成：占用带宽（信道带宽：channel bandwidth）、带外（OOB）发射和远端杂散域（Spurious domain）发射。如下图所示：

02占用带宽的算法

在上面带外发射和杂散发射的概念中，都提到了必要带宽（necessary bandwidth），而它与占用带宽又是什么区别呢？

首先ITU-R对必要带宽，也是有定义的：

必要带宽是指：对于给定类别的发射，在特定条件下，刚好足以确保以所需速率和质量传输信息的频带宽度。但在不同的系统，具体的定义还有所区别：

—对于应用于多通道或多载波发射机/应答机，即可能从一个最终输出放大器或有源天线同时发射多个载波时，必要带宽被认为是发射机或应答机带宽的3dB带宽。这不适用于移动服务基站或使用移动技术的固定无线接入基站。

—对于固定业务（FS），在固定数字无线多载波系统中，应使用ITU-R F.1191建议来计算所需带宽。

—对于无线电测定服务（radiodetermination service），频率捷变雷达的必要带宽被认为是这些雷达的载波频率所tune的分配频带的一部分。

看来必要带宽的定义比较笼统，缺乏可实施性，所以我们在测量中往往都使用占用带宽。

ITU-R对占用带宽的定义：占用带宽是指一个频带的宽度，在频率下限以下和频率上限以上，发射的平均功率分别等于给定发射的总平均功率的特定百分比 β/2。除非 ITU-R 建议书对相应发射类别另有规定，β/2 的值应取 0.5%。

3GPP对占用带宽的定义：在指定信道上包含传输频谱总积分平均功率99%的带宽。

如上图，从定义上看貌似是相同的，但ITU-R的说法更加明确，将计算的过程也阐述清楚了，从左右各刨除总功率的0.5%，剩下的就是占用带宽。3GPP强调的是占用的99%，它在测量步骤里是这样写的：确定测量窗口，其中心对准测量功率之和为 "总功率 "99%的信道中心。那么是否包含了其他的情况，比如左边刨除0.3%，右边刨除0.7%？这样的话，结果是否会不唯一呢？

但我们使用的测量仪表，在测试占用带宽时，一般都是使用ITU-R的方法，即两边各刨除0.5%。具体如下：

计算测量范围内的总功率;

确定OBW下限频率：将从测量起始频率开始的功率相加，同时增加频率，直到累积功率等于总功率的[(100 - % 功率)/2]。这就是OBW下限频率;

确定OBW上限频率：从测量停止频率开始累加功率，同时降低频率，直到累加功率等于总功率的[(100 - % 功率)/2]。这就是上限频率;

确定OBW。计算OBW为上频率减去下频率;

确定中心频率：计算出的中心频率为 (OBW 上频率 + OBW 下频率)/2。