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一起来学5G终端射频标准(终端功率等级汇总)

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距离我们上次学习5G终端射频标准又过去了三个月,又要更新到最新的标准版本至3GPP TS38.521-1 V18.4.0来进行学习。先看一下测试规范中不同的后缀对应的不同类型终端功能的变化,目前为止,除了最基本的单载波终端,额外还有11种不同功能的分类。

章节后缀    功能    None   Single Carrier(单载波)A      Carrier Aggregation (CA)B      Dual-Connectivity (DC)C      Supplementary Uplink (SUL)D      UL MIMOE      V2XF      Shared spectrum channel accessG      Tx Diversity (TxD)H      Carrier Aggregation (CA) with UL MIMOI      RedCapJ      ATGL      Carrier Aggregation (CA) with Tx Diversity

支持上述功能的终端需要同时满足一般要求(即单载波要求)和适用于相对应后缀A到J的附加要求。如果一般要求和附加要求存在差异,除非附加子条款中另有说明,否则应使用更严格的要求。如果终端支持一个以上的功能,则应满足所有支持功能的相应要求。

最大发射功率等级的测试要求,前面已经学过了一些,例如单载波、CA、V2X等等,然而新增加的功能,由于标准的不断更新,并未及时补充,例如:Redcap终端、支持UL MIMO的CA终端,ATG(Air to ground)终端以及支持Tx分集的CA终端。今天我们就来补充和汇总一下各种5G终端的最大发射功率等级的测试要求。

—、单载波终端的功率等级

对于单载波终端,功率等级定义了Power Class 3,Power Class 2和Power Class 1,除非另有说明,否则Power Class 3 为默认功率等级,其要求如下:

band  Class 3(dBm)  Tolerance (dB)n1      23          ±(2+TT)n2      23          ±(2+TT)n3      23          ±(2+TT)n5      23          ±(2+TT)n7      23          ±(2+TT)n8      23          ±(2+TT)n12     23          ±(2+TT)n13     23          ±(2+TT)n14     23          ±(2+TT)n20     23          ±(2+TT)n24     23          +2+TT/-3.0-TTn25     23          ±(2+TT)n26     23          ±(2+TT)n28     23          +2+TT/-2.5-TTn30     23          ±(2+TT)n31     23          ±(2+TT)n34     23          ±(2+TT)n38     23          ±(2+TT)n39     23          ±(2+TT)n40     23          ±(2+TT)n41     23          ±(2+TT)n48     23          +2+TT/-3-TTn50     23          ±(2+TT)n51     23          ±(2+TT)n53     23          ±(2+TT)n54     23          ±(2+TT)n65     23          ±(2+TT)n66     23          ±(2+TT)n70     23          ±(2+TT)n71     23          +2+TT/-2.5-TTn72     23          ±(2+TT)n74     23          ±(2+TT)n77     23          +2+TT/-3-TTn78     23          +2+TT/-3-TTn79     23          +2+TT/-3-TTn85     23          ±(2+TT)n91     23          ±(2, 5+TT)n92     23          ±(2, 5+TT)n93     23          ±(2, 5+TT)n94     23          ±(2, 5+TT)n100    23          ±(2+TT)n101    23          ±(2+TT)n106    23          ±(2+TT)

对于PC2的单载波终端:

band Class 2(dBm)  Tolerance (dB)n1      26        +2+TT/-3-TTn3      26        +2+TT/-3-TTn8      26        +2+TT/-3-TTn34     26        +2+TT/-3-TTn39     26        +2+TT/-3-TTn40     26        +2+TT/-3-TTn41     26        +2+TT/-3-TTn77     26        +2+TT/-3-TTn78     26        +2+TT/-3-TTn79     26        +2+TT/-3-TT

对于PC1单载波终端,最大功率允许31dBm。一般来说,PC1终端并不是智能手机的形式。频段n14的PC 1终端要求仅适用于公共安全场景。关于700M频段的n14频段,可以参考之前学习的一起来学5G终端射频标准(CA的共存杂散)。

band  Class 1 (dBm)  Tolerance (dB)n7    31             +2+TT/-3-TTn14   31             +2+TT/-3-TTn25   31             +2+TT/-3-TTn40   31             +2+TT/-3-TTn41   31             +2+TT/-3-TTn66   31             +2+TT/-3-TTn71   31             +2+TT/-3-TTn77   31             +2+TT/-3-TTn78   31             +2+TT/-3-TTn85   31             +2+TT/-3-TTn100  31             +2+TT/-3-TTn101  31             +2+TT/-3-TT

TT为测试容限(Test Tolerance),针对不同的带宽和频段有不同的要求:

                   f ≤ 3.0GHz  3.0GHz < f ≤ 4.2GHz  4.2GHz < f ≤ 6.0GHzBW ≤ 40MHz           0.7 dB        1.0 dB           1.0 dB40MHz < BW ≤ 100MHz  1.0 dB        1.0 dB           1.0 dB

A、CA终端的功率等级

对于Power Class 3的CA,最大功率要求应适用于所有组成载波的总传输功率。除非另有说明,功率等级 3 是默认功率等级。关于CA频段组合和带宽类别,可以参考一起来学5G终端射频标准(CA的频段组合和带宽)。

CA band      Class 3(dBm) Tolerance (dB)CA_n1A-n3A       23  +2+TT/-3-TTCA_n1A-n8A       23  +2+TT/-3-TTCA_n1A-n28A      23  +2+TT/-3-TTCA_n1A-n41A      23  +2+TT/-3-TTCA_n1A-n78A      23  +2+TT/-3-TTCA_n1A-n79A      23  +2+TT/-3-TTCA_n2A-n5A       23  +2+TT/-3-TTCA_n2A-n14A      23  +2+TT/-3-TTCA_n2A-n30A      23  +2+TT/-3-TTCA_n2A-n48A      23  +2+TT/-3-TTCA_n2A-n66A      23  +2+TT/-3-TTCA_n2A-n77A      23  +2+TT/-3-TTCA_n3A-n5A       23  +2+TT/-3-TTCA_n3A-n8A       23  +2+TT/-3-TTCA_n3A-n28A      23  +2+TT/-3-TTCA_n3A-n41A      23  +2+TT/-3-TTCA_n3A-n77A      23  +2+TT/-3-TTCA_n3A-n78A      23  +2+TT/-3-TTCA_n5A-n7A       23  +2+TT/-3-TTCA_n5A-n30A      23  +2+TT/-3-TTCA_n5A-n48A      23  +2+TT/-3-TTCA_n5A-n66A      23  +2+TT/-3-TTCA_n5A-n77A      23  +2+TT/-3-TTCA_n5A-n78A      23  +2+TT/-3-TTCA_n7A-n78A      23  +2+TT/-3-TTCA_n8A-n78A      23  +2+TT/-3-TTCA_n14A-n30A     23  +2+TT/-3-TTCA_n14A-n66A     23  +2+TT/-3-TTCA_n14A-n77A     23  +2+TT/-3-TTCA_n20A-n78A     23  +2+TT/-3-TTCA_n24A-n41A     23  +2+TT/-3-TTCA_n24A-n48A     23  +2+TT/-3-TTCA_n24A-n77A     23  +2+TT/-3-TTCA_n25A-n66A     23  +2+TT/-3-TTCA_n25A-n77A     23  +2+TT/-3-TTCA_n25A-n78A     23  +2+TT/-3-TTCA_n26A-n66A     23  +2+TT/-3-TTCA_n26A-n70A     23  +2+TT/-3-TTCA_n28A-n41A     23  +2+TT/-3-TTCA_n28A-n77A     23  +2+TT/-3-TTCA_n28A-n78A     23  +2+TT/-3-TTCA_n28A-n79A     23  +2+TT/-3-TTCA_n30A-n66A     23  +2+TT/-3-TTCA_n30A-n77A     23  +2+TT/-3-TTCA_n39A-n41A     23  +2+TT/-3-TTCA_n41A-n77A     23  +2+TT/-3-TTCA_n41A-n79A     23  +2+TT/-3-TTCA_n48A-n66A     23  +2+TT/-3-TTCA_n48A-n70A     23  +2+TT/-3-TTCA_n48A-n71A     23  +2+TT/-3-TTCA_n66A-n71A     23  +2+TT/-3-TTCA_n66A-n77A     23  +2+TT/-3-TTCA_n66A-n78A     23  +2+TT/-3-TTCA_n70A-n71A     23  +2+TT/-3-TTCA_n71A-n77A     23  +2+TT/-3-TTCA_n71A-n78A     23  +2+TT/-3-TT

对于PC2的CA,有26dBm和27.8dBm两种功率。26dBm适用于UE在NR FDD频段内支持PC3,在NR TDD频段内支持PC3或PC2;27.8dBm适用于UE支持PC2上行链路CA配置且每个单独频段都有单载波,以及在NR TDD或FDD频段内支持PC3和在第二个NR TDD频段内支持PC2的组合。

CA band      Class 2(dBm) Tolerance (dB)CA_n1A-n78A     26, 27.8  +2+TT/-3-TTCA_n2A-n77A     26, 27.8  +2+TT/-3-TTCA_n3A-n41A     26, 27.8  +2+TT/-3-TTCA_n3A-n78A     26, 27.8  +2+TT/-3-TTCA_n5A-n77A     26, 27.8  +2+TT/-3-TTCA_n14A-n77A    26, 27.8  +2+TT/-3-TTCA_n28A-n41A    26, 27.8  +2+TT/-3-TTCA_n28A-n79A    26, 27.8  +2+TT/-3-TTCA_n30A-n77A    26, 27.8  +2+TT/-3-TTCA_n41A-n79A    26, 27.8  +2+TT/-3-TTCA_n66A-n77A    26, 27.8  +2+TT/-3-TT

2UL CA最大输出功率的TT是所有UL CC中的最大TT。各UL CC的TT值如下表:

B、NR-DC终端的功率等级

对于NR-DC的要求如下,有关Dual Connectivity的概念可以参考一起来学5G终端射频标准(新版本R17 h61又多了什么)。对于每个NR频段分配一个上行载波的带间NR-DC,单载波的发射功率要求适用于每个频段。对于每个频段分配一个上行链路的带间NR-DC,UE的最大输出功率应在不同频段的所有component载波上测量。如果每个频段有独立的天线连接器,最大输出功率被定义为每个UE天线连接器的最大输出功率之和。测量周期应至少为一个子帧(1ms)。

测试要求中给出了DC_n48A-n70A一种双NR FR1的配置的情况:

上行DC配置     Class 3(dBm)Tolerance (dB)  DC_n48A-n70A    23   +2+TT/-3-TT

C、SUL终端的功率等级

有关SUL的基本概念,可以参考一起来学5G终端射频标准(SUL发射功率)。对于SUL终端要求如下,其中TT与单载波相同:

band  Class 3(dBm) Tolerance (dB)n80       23  ±(2+TT)n81       23  ±(2+TT)n82       23  ±(2+TT)n83       23  +2+TT/-2.5-TTn84       23  ±(2+TT)n86       23  ±(2+TT)n97       23  ±(2+TT)n99       23  +2+TT/-3.0-TT

D、UL MIMO终端的功率等级

对于UL MIMO的要求如下,对于支持UL MIMO的UE,最大输出功率被定义为两个UE天线连接器的最大输出功率之和。测量周期应至少为一个子帧(1ms)。注意这里出现了Power Class1.5的功率等级,出现在以下几个频段:n41,n77,n78,n79。

band  Class 1.5 (dBm)  Class 2 (dBm)  Class 3 (dBm) Tolerance (dB)n1                     26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn2                                      23  +2+TT/-3-TTn3                     26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn5                                      23  +2+TT/-3-TTn7                                      23  +2+TT/-3-TTn8                     26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn24                                     23  +2+TT/-4-TTn25                                     23  +2+TT/-3-TTn28                                     23  +2+TT/-3-TTn30                                     23  +2+TT/-3-TTn34                    26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn38                                     23  +2+TT/-3-TTn39                    26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn40                    26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn41   29 +2+TT/-3-TT   26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn48                                     23  +2+TT/-3-TTn66                    26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn70                    26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn71                                     23  +2+TT/-3-TTn77   29 +2+TT/-3-TT   26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn78   29 +2+TT/-3-TT   26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn79   29 +2+TT/-3-TT   26 +2+TT/-3-TT   23  +2+TT/-3-TTn97                                     23  +2+TT/-3-TT

‍TT值如下:

                    f ≤ 3.0GHz  3.0GHz < f ≤ 6.0GHzBW ≤ 40MHz           0.7 dB      1.0 dB40MHz < BW ≤ 100MHz  1.0 dB      1.0 dB

E、V2X终端的功率等级

NR V2X分为两种情况:non-concurrent和concurrent,可以参考我们以前学习的一起来学5G终端射频标准(V2X发射功率-1)。

当NR V2X UE 配置为如下NR V2X工作频段的NR上行链路non-concurrent进行sidelink传输时,允许的NR V2X UE最大输出功率为:

NR band  Class 2 (dBm)   Class 3 (dBm) Tolerance (dB)n38                          23  ±2n47        26  +2/-3         23  ±2

如果是NR V2X带间和带内的con-current操作,则需满足:

V2X con-current band  Class 2 (dBm) Class 3 (dBm)Tolerance (dB)V2X_n71A-n47A                   n71                23  +2/-3                 n47                23  +2/-3        V2X_n79B                26  +2/-3   23  +2/-3

测试要求只定义了带间con-current情况:

F、Shared spectrum access终端的功率等级

对于NR 共享频谱接入的终端,目前测试要求的定义如下,注意这里出现了Power Class 5,频段限于共享频段n46和n96(未来根据技术要求还会进一步更新)。除非另有说明,否则功率等级 5 为默认功率等级。

band  Class 5 (dBm)  Tolerance (dB)n46       20  +2+TT/-3-TTn96       20  +2+TT/-3-TT

如果是共享频谱接入的inter-band CA (2 UL CA),则要求为:

上行CA配置      Class 3 (dBm)  Tolerance (dB)CA_n46A-n48A     23  +2+TT/-3-TT

TT值为:

G、Tx Diversity终端的功率等级

对于NR支持发射分集的所有类型的 NR 功率等级 1.5 FWA UE、功率等级 2 和功率等级 3 UE 的要求如下:对于支持 Tx 分集的 UE,最大输出功率定义为来自两个UE天线连接器的最大输出功率之和。测量周期应至少为一个子帧(1 毫秒)。

PC2:

band  Class 2 (dBm)  Tolerance (dB)n1      26  +2+TT/-3-TTn3      26  +2+TT/-3-TTn34     26  +2+TT/-3-TTn39     26  +2+TT/-3-TTn40     26  +2+TT/-3-TTn41     26  +2+TT/-3-TTn77     26  +2+TT/-3-TTn78     26  +2+TT/-3-TTn79     26  +2+TT/-3-TT

PC1.5:

band  Class 1.5 (dBm)  Tolerance (dB)n34    29  +2+TT/-3-TTn39    29  +2+TT/-3-TTn40    29  +2+TT/-3-TTn41    29  +2+TT/-3-TTn77    29  +2+TT/-3-TTn78    29  +2+TT/-3-TTn79    29  +2+TT/-3-TT

PC3:

band  Class 3 (dBm)  Tolerance (dB)n1      23  +2+TT/-3-TTn2      23  +2+TT/-3-TTn3      23  +2+TT/-3-TTn5      23  +2+TT/-3-TTn7      23  +2+TT/-3-TTn8      23  +2+TT/-3-TTn12     23  +2+TT/-3-TTn14     23  +2+TT/-3-TTn20     23  +2+TT/-3-TTn24     23  +2+TT/-3-TTn25     23  +2+TT/-3-TTn26     23  +2+TT/-3-TTn28     23  +2+TT/-3-TTn30     23  +2+TT/-3-TTn34     23  +2+TT/-3-TTn38     23  +2+TT/-3-TTn39     23  +2+TT/-3-TTn40     23  +2+TT/-3-TTn41     23  +2+TT/-3-TTn48     23  +2+TT/-3-TTn50     23  +2+TT/-3-TTn51     23  +2+TT/-3-TTn53     23  +2+TT/-3-TTn54     23  +2+TT/-3-TTn65     23  +2+TT/-3-TTn66     23  +2+TT/-3-TTn70     23  +2+TT/-3-TTn71     23  +2+TT/-3-TTn74     23  +2+TT/-3-TTn77     23  +2+TT/-3-TTn78     23  +2+TT/-3-TTn79     23  +2+TT/-3-TT

TT值为:

                   f ≤ 3.0GHz  3.0GHz < f ≤ 4.2GHz  4.2GHz < f ≤ 6.0GHzBW ≤ 40MHz           0.7 dB    1.0 dB               1.0 dB40MHz < BW ≤ 100MHz  1.0 dB    1.0 dB               1.0 dB

H、支持UL MIMO 的带内上行连续CA的发射功率等级

对于PC 3(连续RB分配)UE 输出功率(适用于 CA_n41C)的测试要求为:

对于PC 2(连续RB分配)UE 输出功率(适用于 CA_n41C)的测试要求为:

I、Recap终端的发射功率等级

有关Redcap的基本概念可以参考一起来学5G终端射频标准(新版本R17 h61又多了什么)。对于Redcap终端只有PC3的要求:

band  Class 3 (dBm) Tolerance (dB)n1        23  ±(2+TT)n2        23  ±(2+TT)n3        23  ±(2+TT)n5        23  ±(2+TT)n7        23  ±(2+TT)n8        23  ±(2+TT)n12       23  ±(2+TT)n14       23  ±(2+TT)n20       23  ±(2+TT)n24       23  +2+TT/-3.0-TTn25       23  ±(2+TT)n26       23  ±(2+TT)n28       23  +2+TT/-2.5-TTn30       23  ±(2+TT)n34       23  ±(2+TT)n38       23  ±(2+TT)n39       23  ±(2+TT)n40       23  ±(2+TT)n41       23  ±(2+TT)n48       23  +2+TT/-3-TTn50       23  ±(2+TT)n51       23  ±(2+TT)n53       23  ±(2+TT)n54       23  ±(2+TT)n65       23  ±(2+TT)n66       23  ±(2+TT)n70       23  ±(2+TT)n71       23  +2+TT/-2.5-TTn74       23  ±(2+TT)n77       23  +2+TT/-3-TTn78       23  +2+TT/-3-TTn79       23  +2+TT/-3-TT

TT也仅有不大于40MHz带宽的要求:

            f ≤ 3.0GHz  3.0GHz < f ≤ 4.2GHz  4.2GHz < f ≤ 6.0GHzBW ≤ 40MHz  0.7 dB        1.0 dB              1.0 dB

J、ATG终端的发射功率等级

名词解释:

ATG终端:安装在飞机上并支持ATG功能(即UE能力 airToGroundNetwork-r18)的终端或用户设备。

早在4G时代,中国民航就已经对ATG进行了试运行。无非就是在飞行器上安装终端(ATG UE),例如CPE,然后使用特定的地面ATG BS(基站),如上图所示,进行地面与机上通信,当然还需要考虑与地面网络的互干扰问题。作用不言而喻,例如飞机状态实时监测,数据实时下载,乘客的机上办公和娱乐等等。相比于使用卫星进行机上通信,时延和功率都得到很大的改善。

但ATG终端并未标注具体的功率等级,而只是规定了其最大发射功率(MOP)或TRP的范围是23~40dBm。由于不同机型和不同频率范围的ATG所需的功率水平可能不同,因此从3GPP的角度来看,很难为ATG UE制定一个特定的功率等级,因此3GPP同意为ATG UE引入新的功能分类,以指示在最大调制阶数和满PRB配置下的额定最大输出功率,其功率上报颗粒度为1dB。其功率限制范围定义如下:

- ATG UE 的传导MOP 或 TRP下限为 23 dBm;- ATG UE 的传导MOP 或 TRP上限为 40 dBm。

此外,考虑到 ATG UE的天线类型(例如,对于 2 GHz,ATG UE 可使用全向天线;对于4 GHz,ATG UE 可使用天线阵列),因此3GPP RAN4同意引入两种ATG UE类型,以区分ATG UE的天线类型。

我们从以上其他类型终端的功率等级,出现过的最大等级为PC1,对应最大功率31dBm,而ATG终端允许的最大40dBm显然已远远超出PC1的范畴。

band  额定最大输出功率 (dBm)  Tolerance (dB)n1     23 to 40            ±(2+TT)n3     23 to 40            ±(2+TT)n34    23 to 40            ±(2+TT)n39    23 to 40            ±(2+TT)n41    23 to 40            ±(2+TT)n78    23 to 40            ±(2+TT)n79    23 to 40            ±(2+TT)

TT值为:

                    f ≤ 3.0GHz  3.0GHz < f ≤ 4.2GHz  4.2GHz < f ≤ 6.0GHzBW ≤ 40MHz           [0.7 dB]   [1.0 dB]             [1.0 dB]40MHz < BW ≤ 100MHz  [1.0 dB]   [1.0 dB]             [1.0 dB]

L、支持发射分集的CA终端的发射功率等级

对于支持Tx Diversity的CA终端的发射功率,分为UE在FDD频段支持PC3,在TDD频段支持带Tx 分集的PC2;或UE在FDD频段支持PC3,在TDD频段支持带Tx 分集的 PC1.5。除非另有说明,功率等级 3 是默认功率等级,外形尺寸是FWA类型终端。

NR UL CA配置  Class 2 (dBm)    Class 3 (dBm)  Tolerance (dB)CA_n2A-n77A   26  +2+TT/-3-TT  23  +2+TT/-3-TTCA_n5A-n77A   26  +2+TT/-3-TT  23  +2+TT/-3-TTCA_n8A-n78A   26  +2+TT/-3-TT  23  +2+TT/-3-TTCA_n25A-n77A  26  +2+TT/-3-TT  23  +2+TT/-3-TTCA_n28A-n41A  26  +2+TT/-3-TT  23  +2+TT/-3-TTCA_n28A-n78A  26  +2+TT/-3-TT  23  +2+TT/-3-TTCA_n66A-n77A  26  +2+TT/-3-TT  23  +2+TT/-3-TTCA_n71A-n77A  26  +2+TT/-3-TT  23  +2+TT/-3-TT

TT值与CA一致:

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