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一起来学5G终端射频标准(Spurious response)

17小时前
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前面几篇我们讨论了接收机阻塞的三剑客:带内阻塞、带外阻塞和窄带阻塞。实际上在这仨之外,还有一个类似阻塞特性的杂散响应(spurious response)指标。最近也有读者留言问到了这个指标,今天我们就来看一下它的相关内容。

01、什么是杂散响应

我们需要从几个层面去了解杂散响应。

首先,杂散响应与我们在前面学习的杂散发射(spurious emission)不同,虽然都是跟“杂散”有关,但杂散响应考察的是别的链路发出的杂散信号对自身接收机接收性能的影响,而杂散发射考察的是由自身链路发射出去的杂散信号对别的链路产生的影响。注意杂散发射不仅限于发射机,接收机链路也是会产生杂散发射。

而杂散响应,如上图黄色的部分,也不光是从系统外部进入到接收链路的,也可能来自终端设备内部的其他链路,例如4G、WLAN等。

所以说杂散响应,类似阻塞测试,也是考察当存在来自其他频率的无用连续波(CW)干扰信号时,接收机性能不超过给定恶化程度的一项指标。那为什么叫做“响应”?是因为这些其他频率是指能够引起接收机响应的频率。借用网上查到的一张图来解释一下什么是引起接收机响应的频率。我们都知道接收机混频器通过将接收的射频信号(RF)和本振信号(LO)进行和、差运算,混频输出中频信号(IF)。但混频器会产生无数阶组合的谐波,即满足公式:

如果外界干扰频率刚好满足上面的fRF频率,如下图I中的黑色Image(镜像)信号,那么即便是使用了下图J中的镜像抑制滤波器,也无法在中频输出彻底消除其影响,如下图L。

这个镜像频率,就可以叫做引起接收机响应的频率,当然它只是其中一种。这种数学运算的组合出来的频率有无穷多,是物理器件无法彻底消除的。由于5G终端需要支持几十个频段,如果针对每一个频段都配备一组专门的滤波器,电路板将无法容纳。况且滤波器无法做到无限陡峭且无损,所以任何接收机都必然存在若干“响应频点”,其实是它的“软肋频点”。想要消除这些软肋频点,不仅需要花费天价成本,还要牺牲整个频段的接收灵敏度,因此3GPP非常务实地承认了这一物理局限,允许其存在,但规定了其数量不能太多(由公式限制)。这就是杂散响应作为“阻塞放宽处理”的根本由来。所以还是那句老话:通信中到处都是Trade-off。

下一部分将会详细介绍杂散响应测试与阻塞测试的区别。总的来说它们俩是“点面互补”的关系。因为测试方法相同,而且杂散响应是阻塞的放宽例外。阻塞管“面”:它覆盖所有带外频率,是对接收机“大面积”抗强干扰能力的硬性考核,要求严格。杂散响应管“点”:它专门针对阻塞测试中那些无法达标的个别“软肋频点”(即寄生通道),在这些点上主动放宽要求,给接收机留出合理的生存空间。两者合在一起,才构成了一套完整的接收机带外抗干扰的考核体系——“面”上的硬指标由阻塞兜底,“点”上的软肋由杂散响应指标豁免,相互配合,既不苛求完美的接收机,也不放过真正的性能缺陷。

02、杂散响应如何测量

杂散响应的测量,还需先回去说一下带外阻塞。在一起来学5G终端射频标准(Out-of-band Blocking)中,我们曾提到:带外阻塞测试的干扰信号要扫描的范围很宽,这就造成了较长的测试时间和较大的测试不过的几率。然而,在带外阻塞的测试要求中,是允许有一定的测试点可以Fail。那么这些例外的Fail频点就成了杂散响应的测试目标。

对于带外阻塞的表中Range1、2和3内的干扰频率,当采用以下公式定义的步长进行测量时,BWChannel 为信道带宽(单位MHz):

min(⌊BWchannnel/2⌋,5) MHz

在每个指配频率信道内,允许存在最多以下公式计算的杂散响应频率的例外频点数。

其中,NRB为下行链路传输带宽配置中的资源块数量,且对于子载波间隔SCS分别为 15、30、60 kHz 时,n 分别取 1、2、3。对于这些例外频点,就应满足杂散响应的要求。

举个例子:n=2,SCS=30kHz,NRB=273,则允许存在的杂散响应的频点数为18个。

那么杂散响应的要求是什么呢?按照上面的推理,应该要比带外阻塞的要求放宽才对。那我们来看一下,到底放宽了多少?

首先看下面两张表格:主信号的功率,跟带外阻塞相比,基本是一样的,这里并没有放宽。

Table 7.7.5-1: Spurious response parameters for NR bands with FDL_high < 2700 MHz and FUL_high < 2700 MHz

接收参数 信道带宽 (MHz)
  3, 5, 10 15 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90,   100
传输带宽内功率

(dBm)

REFSENS + 6 dB REFSENS +7 dB REFSENS + (9 + 10log10(BWChannel   /20)) dB

Table 7.7.5-1a: Spurious response parameters for NR bands with FDL_low≥ 3300 MHz and FUL_low ≥ 3300 MHz

接收参数 信道带宽 (MHz)
  10 15 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100
传输带宽内功率

(dBm)

REFSENS + 6 dB REFSENS + 7 dB REFSENS + 9 dB

然后是干扰信号功率和频率,功率是-44dBm的CW干扰信号,频率就是带外阻塞扫描中没过的那些频率点。

Table 7.7.5-2: Spurious response

 

参数

单位 功率
干扰信号功率

PInterferer

(CW)

dBm -44
干扰信号频率

FInterferer

MHz 杂散响应频率

对比带外阻塞中Range1、Range2和Range3的干扰信号功率的测试要求,分别为-44dBm、-30dBm和-15dBm,而杂散响应的干扰信号功率均为-44dBm,所以主要区别在于Range2和Range3干扰功率的大小。确实放宽了很多。

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