【5G之道】第二十二章：頻譜與射頻特征

靈活的頻譜使用：

射頻需求和如何定義的需求：
在該頻帶的同一地理區域內的運營商之間共存；
運營商之間的基站設備需要共站址；
相鄰頻帶和國界上的業務共存；
在同一頻帶的TDD系統運營商之間的共存是需要跨網同步的，以避免在不同運營商的下行和上行傳輸之間的干擾；
頻帶與版本不關聯的原則；
頻譜分配的聚合，

靈活的攜帶帶寬操作：

頻譜靈活性的需求是指要求LTE在頻域具有可延伸性；

LTE的頻域建立在資源塊基礎上，每個資源塊由12個子載波組成，帶有12x15KHz=180KHz總帶寬；在一個LTE射頻載波上允許從6到最高110個資源塊的傳輸帶寬配置；并且可以以180KHz為步長，從介于1.4-20MHz的信道帶寬中取值；

規定了6種信道帶寬；基站和終端的射頻要求的定義只針對這6種信道帶寬；

LTE的載波聚合：

帶內連續載波聚合，意味著在相同的操作頻帶內聚集兩個或更多的載波；

帶內不連續載波聚合，意味著聚合載波之間存在隔離，使載波集不連續；

帶間載波聚合，意味著在不同作業頻帶間進行載波聚合；

終端能力E-UTRA CA配置被定義為作業頻帶和帶寬類別的組合，這里作業頻帶指終端可以進行載波聚合操作的頻帶；

帶內CA的一個基本引數是信道間距；

非連續頻譜的操作：

對于部署不連續的頻譜：
如果頻段中的全頻譜分配咬用單個基站進行操作，基站必須能夠在非連續的頻譜中運行；
如果要使用比每個頻譜片段中可用的更大的傳輸帶寬，則終端和基站都必須能夠在該頻帶內進行帶內不連續的載波聚合，

基站在非連續頻譜中操作的能力不直接耦合到載波聚合；

使用載波聚合來操作非連續頻譜，則基站的射頻要求將通常與非頻譜的要求基本相同；

對于終端，只要兩個載波之間的間隔大于標稱信道間隔，假定帶內不連續的載波聚合發生；

基站，同時接收后發送的不連續載波還有額外的含義和限制；

多標準無線基站：

要求不同無線接入技術間共享基站設備，需要多RAT基站；

在一個多標準無線基站中MSR，接收端和發射端可以在通用有源射頻組件中同時處理采用不同無線接入技術的多個載波；

MSR基站的兩個優點：
1、部署中無線接入技術之間的遷移，是可以使用相同基站硬體的；
2、作為MSR基站設計的單個基站可以部署在各種環境，針對支持的每個RAT配置為單RAT操作方式，也可以根據部署場景的要求配置為多RAT操作方式，

MSR基站引入一個-射頻帶寬，定義為載波集合進行傳輸和接收的總帶寬；

MSR基站的3個頻帶類別：
BC1：UTRA FDD和E-UTRA FDD可以部署的所有配對頻帶；
BC2：除UTRA FDD和E-UTRA FDD外，GSM/EDGE也可以部署的所有配對頻帶；
BC3：UTRA TDD和E-UTRA TDD可以部署的所有非配對頻帶，
由于不同RAT的載波并非獨立的發送和接收，這就需要對被激活的多RAT載波執行部分測驗；MSR影響最大的需求是頻譜模板，操作頻帶的無用發射需求；

LTE射頻需求的概述：

射頻需求定義了一個基站或終端的接收端和發射端的射頻特性；

發射端特性：

定義發射自終端和基站的有用信號的射頻要求，同時也定義發射載波之外的不可避免的無用發射的射頻要求；

以上需求規定分為3部分：
1、輸出功率等級需求設定了可允許的最大發射功率、功率等級動態變化以及一些情況下發射端OFF狀態的限制；
2、傳輸信號質量需求定義了傳輸信號的純度以及多個發射機通道之間的關系；
3、無用發射需求設定傳輸載波之外的所有發射的限制，緊密結合監管機構的要求以及其他系統共存的需求，

接收端特性：

三部分規定：
接收有用信號的靈敏度和動態范圍需求；
接收端對干擾信號的敏感性定義了接識訓對于不同頻率偏移的不同型別干擾信號的敏感性；
為接收端定義了無用發射功率，

區域性需求：

射頻需求存在區域性差異；

當一個地區對抽樣雜散發射有需求時，對于基站，它作為一個可選的要求，以區域進行標識；對于終端，同樣的程式是不可行的，因為終端需要在不同地區漫游，因此必須滿足使用該頻帶的區域對該操作系結的所有地區需求；

通過網路信令傳輸的頻帶特定的終端需求：

NS_03、NS_04或NS_06用于特定的有關終端無用發射的FCC要求申請在某些US頻帶上操作時；

NS_05用于當終端運行在2GHz頻帶時保護日本的PHS頻帶；

基站型別：

3GPP中術語：
廣域基站、中等范圍基站、本地基站、家庭基站；

最大基站功率：中等范圍基站為38dBm，本地基站為24 dBm，家庭基站為20 dBm；

家庭基站有一個保護在鄰近信道作業的其他系統的附加規定，避免相鄰終端被阻止的干擾情況；

頻譜模板針對本地和家庭基站設定更低門限，與更低的最大功率等級一致；
與廣域基站相比，放松了適用于中等范圍和區域區域的共站限制，對應基站松弛的參考靈敏度；

家庭基站對于共站沒有限制，采用更嚴格的無用發射限制來保護家庭基站操作；

對于中等范圍、本地和家庭基站，接識訓參考靈敏度的限制值會更高（更寬松）；

對于所有中等范圍、本地和家庭基站在接收端對干擾信號敏感性的限制門限調整，以考慮更高的接收靈敏度門限和更低的最小耦合損耗；

基站輸出功率及動態變化：

基站沒有通用的最大輸出功率要求；

中等范圍基站最大38 dBm，本地基站最大24 dBm，家庭基站最大20 dBm；
基站規定了一個資源單元總功率控制的動態范圍；

終端輸出功率及動態范圍：

終端功率等級定義為QPSK調制的標稱組大輸出功率；

最大功率降低MPR，定義了針對所有調制方式和分配的資源塊數量的特定組合下最大功率等級的允許降低量；

附加最大功率降低A-MPR，應用于一些地區，通常與特定發射端需求，

傳輸信號質量：

針對終端和基站的信號質量測量是通過EVM和頻率誤差來定義的；

EVM和頻率誤差：

EVM是調制信號星座圖上的誤差測量，取激活子載波上誤差向量的平方根，采用調制方案的所有符號；

EVM評估應該在去除回圈前綴和均衡后再進行；

終端帶內發射：

帶內發射是信道帶寬內的輻射；限制終端可以再信道帶寬內的多少個非分配資源上進行發送；帶內發射再去除回圈前綴和FFT之后進行測量；

基站時間校準：

基站發射兩個或多個發射天線；為了使終端能夠正確接收來自多個天線的信號，需要發射端通道之間的最大時間對齊的誤差來規定；

無用發射的需求：

發射端的無用發射分為帶外OOB發射和雜散發射；

OOB發射，定義為在靠近射頻載波的頻率上的發射，源于調制程序；

雜散發射，是射頻載波外的發射，可以在不影響相關傳輸資訊的情況下被減小；

OOB發射的頻率范圍被稱為OOB域；
雜散發射限值為雜散域；

OOB和雜散域之間的邊界：位于距離載波中心2.5倍所需帶寬的位置；

實作方面：

時域窗，用來控制頻譜發射；

用于放大射頻信號的功率放大器PA的非線性特性，可以使用功率回退以提供PA更接近線性的操作，功率回退應保持在最低限度；

基站作業頻帶的無用輻射限制：

作業頻帶的無用發射的要求應用于整個基站發射端作業頻帶，每側加上額外的10MHz；

操作頻帶無用發射的大部分被定義在對于較小的信道帶寬可以同時在雜散和OOB域的頻率范圍之內；

在基站載波集合的情況下，UEM（無用輻射模板）要求適用于任何多載波傳輸，其中UEM將相對于射頻帶寬的邊緣上的載波來定義；

終端頻譜輻射模板：

SEM被定義為一個通用模板和一個可用于反映不同地區要求的附加模塊集；每個附加的區域模板對應于一個特定的網路信令值NS_x；

相鄰信道泄漏比：

OOB發射采用相鄰信道泄露比ACLR的需求定義；

ACLR定義了一個在分配的信道帶寬內發射的功率與在相鄰信道上發射的無用輻射功率之比；有一個相關接識訓需求稱為相鄰信道選擇性ACS，定義為接收端對抗相鄰信道信號的能力；

ACLR和ACS定義為相鄰信道內接收的有用和干擾信號；無用發射在有用信號接收端處泄漏的干擾是通過ACLR來提供的，而有用信號接收端抑制相鄰信道上干擾信號的能力是通過ACS來定義的；這兩個引數一起決定相鄰信道上兩個傳輸之間的總泄漏，該比例稱為相鄰信道干擾比ACIR；

ACLR和ACS都能夠在兩個相鄰信道帶寬不同時定義；

在下行鏈路中，對于基站和終端之間的共存，終端接識訓的性能將成為ACIR的限制因素；

在基站的載波聚合的情況下，ACLR適用于任何多載波傳輸；
終端的ACLR限制設定假定的UTRA和LTE接收端作業在相鄰通道；

雜散發射：

終端雜散發射限值的定義針對SEM覆寫頻率范圍外的所有頻率范圍；

由于接收端發射是以傳輸信號為主導的，因此接收端雜散發射限值只適用于發射機關閉狀態下，也適用于發射機為帶有單獨接收天線連接器的LTE FDD基站的情況；

接收端抗干擾信號的敏感性：

阻塞，對應運行頻帶之外（帶外阻塞）或之內（帶內阻塞）接收到強干擾信號的場景，但不毗鄰有用信號；

鄰道選擇性，ACS的情況是一個強烈信號出現在有用信號的相鄰信道上，這與相鄰的ACLR需求密切相關；相鄰的干擾是LTE信號；

窄帶阻塞，是相鄰的強窄帶干擾，此需求的建模針對基站為LTE信號的單一資源塊，而對于終端則為一個CW信號；

信道內選擇性ICS，是在信道帶寬內帶有不同接收頻率水平的多個接收信號，其中較弱有用信號的性能是在出現較強干擾信號的場景下驗證的；

接識訓互調，是有兩個相鄰有用信號的干擾信號，其中干擾源是一個CW和一個LTE信號；

多頻帶基站：

多頻帶基站，支持具有單RAT并且具有多個RAT的多頻帶操作，也稱為多頻帶多標準天線基站MB-MSR；

幾種多頻段基站實施和部署的情況：
多頻段發射機+多頻段接識訓；
多頻段發射機+單頻接識訓；
單頻發射機+多頻段接識訓，

多頻段基站定義新引數：
射頻帶寬與多標準基站具有相同的定義，但是對于每個頻帶單獨定義；
射頻間帶寬間隙是兩個頻帶中射頻帶寬之間的間隙；
總射頻帶寬是基站支持的全部帶寬，以覆寫兩個頻段中的多個載波，

多頻帶基站能夠在多于兩個頻帶中操作；

對于每個頻帶也可能需要具有單獨的天線連接器、饋線和天線；

雖然天線連接器對于兩個頻帶是分開的，對于發射機和接收器的射頻實作對于頻帶是共同的；

為了在接識訓和發射器路徑之間提供更好的隔離，可以在實作基站時給接識訓和發射機使用單獨的天線接收器；

多頻帶基站的大多數射頻要求與單頻段保持一致，例外是：
發射機雜散發射、作業頻帶的無用發射屏蔽、ACLR、發射機互調、阻塞要求、接識訓雜散輻射；

中繼的射頻需求：

中繼特定的射頻需求：
傳輸功率，為中繼定義了兩個功率等級，對于接入鏈路，1類最大為24dBm，2類最大輸出功率30dBm；對于這兩類回程鏈路最大值為24dBm；
ACLR，使回程鏈路提供適當的共存屬性，不會使基站上行鏈路惡化；
作業頻帶無用發射UEM，接入和回程鏈路新的UEM限制是根據中繼功率等級定義的傳輸功率級別設定的；
相鄰信道選擇性，中繼回程鏈路相對的ACS限制被設定為與用于基站中的類似級別；
阻塞要求，回程鏈路的帶內阻塞級別設定為高于終端的帶內阻塞級別，也定義了相應較高的有用信號電平；

未經授權的5GHz頻帶的法規要求：

對于5GHz頻帶操作，有一系列的區域監管要求，適用于LAA操作；

三種不同型別的監管：
1、發射限制，包括最大發射功率、峰值傳導功率、平均PSD、定向天線增益、最大平均EIRP、EIRP密度、EIRP仰角掩模、OOB發射的限制；
2、功能要求，包括要具有特定的TPC、動態頻率選擇DFS、清除信道評估；
3、操作要求：在幾個頻率范圍內要求將操作限制在室內使用，

就絕對水平、密度和EIRP而言，大多數監管發射限制和傳輸功率與無用功率有關；

LAA操作的特定基站射頻要求：

頻帶46被劃分為4個子帶，包括除了5350-5470MHz的5150-5925MHz的完整頻帶；

射頻載波柵格，LTE載波可以放置在預定義的100kHz載波柵格上的任何載波位置上；

基站輸出功率，沒有為LAA基站設定特定的最大功率限值；

相鄰信道泄漏率ACLR，LAA基站的ACLR要求在第一個相鄰信道中降低10dB，在第二個相鄰信道中再降低5dB；

基站作業頻帶無用發射限制，引入一種新的頻譜掩模，用于在5GHz頻帶中的操作；

下行鏈路信道接入，用于下行鏈路信道接入的LBT機制；

LAA操作中的特定終端射頻要求：

LAA特定的射頻要求適用于終端：
射頻載波柵格，常用的100KHz LTE載波柵格適用于終端，與其他頻帶一樣無任何限制；
相鄰信道選擇性，定義了對載波聚合的修改要求，干擾信號被縮放到20MHz的較大帶寬；
帶內阻塞，定義了對載波聚合的修改要求，其中干擾信號被縮放到20MHz較大帶寬；
帶外阻塞，采用了全頻帶5GHz射頻濾波器，對于高于4GHz的頻率，規定阻塞電平降低5dB；
寬帶互調，定義了對載波聚合的修改要求，其中干擾信號被縮放到20MHz較大帶寬，

有源天線系統的基站的射頻要求：

對于具有有源天線系統AAS的基站，發射機和接識訓的有源部分可能是天線系統的組成部分，并不總是適合于在天線連接器上使用傳統的要求定義；

AAS基站的要求基于通用的AAS基站無線架構，該架構包括收發器單元陣列，其連接到包含無線分配網路的天線陣列的復合天線；

AAS基站的兩種型別的要求：
針對單個或一組TAB連接器的每個射頻特性定義了傳導要求；
輻射的要求在天線系統的遠場通過空中定義，

OTA的靈敏度是制造商對一個或多個OTA靈敏度方向宣告OSDD的相當詳細的宣告的要求；

AAS基站的適應性水平的兩個替代宣告：
如果接識訓適應于方向，以便可以重定向接識訓目標，則宣告包含在指定的目標接識訓方向上的目標接識訓重定向范圍；
如果接識訓不適應方向，因此無法重定向接識訓目標，該宣告由指定的目標接識訓方向上的單個靈敏度RoAoA組成，應滿足EIS限制，