5G NR接收机阻塞性能测试方法及研究

陈华文 梁家通 刘泳海 黄 孟 莫贤标

（威凯（深圳）检测技术有限公司 深圳 518000）

引言

随着5G移动终端设备逐渐增加，生活中的杂散电磁环境变幻莫测，成为对5G终端设备性能的考验，其中互调干扰、杂散干扰、阻塞干扰最为影响。实际上，阻塞干扰是无线电通信系统中需要考虑的一个重要方面，特别是系统的规划、设计及工程安装中，必须注意避免阻塞干扰情况的出现，以免影响通信系统的质量。因此，对阻塞干扰进行分析探讨，具有重要的现实意义。

阻塞干扰当一个较大干扰信号进入接收机前端的低噪声放大器时，由于低噪声放大器的放大系数是根据放大微小信号所需要的总增益来设定的，因此强干扰信号电平超过放大器的输入动态范围后，放大器可能被推入到非线性区，导致放大器对有用的微小信号的放大系数降低，甚至可能完全抑制，从而严重影响接收机对微小信号的放大的性能，影响整个系统的正常工作。在多系统设计中，只要保证到达接收机输入端的强干扰信号功率不超过系统指标要求的阻塞电平，系统就可以正常工作。

根据欧盟测试标准：ETSI TS 138 521-1 V17.4.1、ETSI TS 138 101-1 V17.5.0、ETSI TS 138 101-3 V17.5.0和ETSI TS 138 521-3 V17.5.0中的阻塞特性进行分析，阻塞特性包含四个子测试项目，分别为带内阻塞、带外阻塞、窄带阻塞和杂散响应，本文围绕这四个测试项目展开说明并分析。

1 阻塞特性试验要求

1）带内阻塞（In-band blocking）

带内阻塞是指不需要的干扰信号在UE接收波段以上15 mhz以下至15 mhz范围内，FDL_high＜ 2 700 MHz，FUL_high＜ 2 700 MHz，或在UE接收波段以下或以上3CBW的相邻频率范围内，FDL_low≥3 300 MHz，FUL_low≥3 300 MHz，其相对吞吐量应满足或超过指定测量通道的要求。

根据表1或表2配置传输带宽配置的功率，干扰信号的带宽，不同的信道宽带对应不同的下行功率。适当设置干扰信号的信号发生器参数低于有用信号，具体取决于UE所在的NR 频段。

表1 NR频段低于2 700 MHz的带内阻塞参数

表2 NR频段高于2 700 MHz的阻塞参数

2）带外阻塞测试（Out-of-band blocking）

带外波段阻塞是指一个多余的连续波干扰信号位于UE接收波段以下或以上15 mhz的频率范围之外，FDL_high＜ 2 700 MHz 和 FUL_high＜ 2 700 MHz，或位于UE接收波段以上3*BWChannel以下或以上3*BWChannel的频率范围之外，FDL_low≥3 300 MHz和FUL_low≥3 300 MHz，在该频率范围内，给定的平均吞吐量应满足或超过指定测量通道的要求。

根据表3测试频率范围和信号强度，模拟信号源以步进为 {(BW channel / 2)，5} MHz向UE发送范围为1MHz～12.75GHz连续波信号，模拟UE在受到复杂的电磁波信号环境下UE的接收机性能。吞吐量应大于规定的参考测量信道最大吞吐量的95 %。

表3 NR频段小于2 700 MHz的带外阻塞参数

3）窄带阻塞测试（Narrow band blocking）

验证接收机在指定信道频率(小于标称信道间距)的情况下，在不需要的窄带连续波干扰存在的情况下，接收NR信号的能力。

由于窄带阻断能力的缺乏，当有其他NR Node B发射机存在时(相邻信道和杂散响应除外)，覆盖面积会减小。

不同的NR band根据ETSI TS 138 101-1/3的测试频率要求，向UE强度为-55 dBm的连续波信号，观察5G测试仪器得到足以达到统计显着性的持续时间的平均吞吐量，吞吐量应大于规定的参考测量信道最大吞吐量的95 %。

4）杂散响应测试（Spurious response）

杂散响应即接收机在指定的信道频率上接收有用信号的能力的量度，而不会超过给定的劣化，杂散响应能力的缺乏使得在任何其他频率存在其他不需要的干扰信号时，信号覆盖面积减小。

因为在任何其他频率上存在不需要的 CW 干扰信号以获得响应，即不满足带外阻塞的要求，则需要增加额外的测试来重新判定，测试过程中吞吐量应大于规定的参考测量信道最大吞吐量的95 %。

根据带内阻塞的测试方法，接着根据表4的测试要求，施加不满足带外阻塞测试要求干扰信号频率，信号强度调整为-44 dBm。观察5G测试仪器得到足以达到统计显着性的持续时间的平均吞吐量，吞吐量应大于规定的参考测量信道最大吞吐量的95 %。

表4 Spurious response

2 阻塞特性试验方法

1）步骤一

测试设备需要使用5G测试仪器（SS），矢量信号源，模拟信号源，UE与测试系统配置应严格遵循图1进行方法搭建测试环境。

图1 测试环境搭建

2）步骤二

设置单元参数，UL,DL参考测量通道，测试过程中确保UE处于RRC_CONNECTED的状态，具有通用过程参数 Connectivity NR、Connected without release On、Test Mode On 和 Test Loop Function On。使用1dB功率步长向UE发送上行功率控制命令，保证测试系统测得的UE输出功率在Uplink power control window内。重复测量以达到统计显着性的持续时间的平均吞吐量，得到参考灵敏度功率电平（REFSENS）。

3）步骤三

根据表5配置5G测试仪器的UL，DL参考测量通道。

表5 测试条件

4）步骤四

5G测试仪器在DL RCM上发送下行MAC比特，模拟UE在受到RX Band相近的带宽信号下UE的接收机性能。根据不同的测试要求设置矢量信号源下发不同频点的干扰信号，应从最接近中心频率的偏移开始选择干扰频率，然后向外扫向频带边缘。为了确保对干扰频率的全范围进行测试，应在等于相应频带边缘定义的干扰范围限制的频率上运行最后的测试。不同的干扰测试频点最后得到的吞吐量应大于规定的参考测量信道最大吞吐量的95 %。

3 测试结果

根据测试步骤的方法测试使用5G综测仪（MT8000A）、模拟信号源（SMB100A）、矢量信号源（SMBV100B）等仪器去测试接收机的阻塞性能得到如图2所示的结果。从测试结果来看，被测样品完全满足测试要求。

图2 吞吐量测试结果

4 结论

阻塞特性的测试过程为设置5G测试仪器的下行强度；设置测量仪器在指定信道、调制方式、数据速率下发送数据；5G终端与测量仪器建立RRC连接；测量仪器以特定的发包格式向5G终端发送数据同时相关干扰信号；5G终端收到数据包后回复ACK给测量仪器；测量仪器计算吞吐量。

任何接收机都有一定的接收动态范围，在接收功率超过接收动态允许的最大功率电平时，会导致接收机饱和阻塞。阻塞会导致接收机无法正常工作，长期的阻塞还会造成接收机的永久性的性能下降。

当外界存在一个很强的干扰信号时，虽然频率上不产生同频干扰、邻道干扰或互调干扰，但作用于接收机后，由于接收机的非线性仍能使有用信号增益降低或噪声提高，导致接收机灵敏度下降。在系统设计时，需要保证到达接收机输入端的强干扰信号功率不超过系统指标要求的阻塞电平，以便系统可以正常工作。

阻塞特性的测试需要满足带内阻塞、带外阻塞、窄带干扰和杂散响应等测试去证明符合阻塞特性的要求,以此为基准满足技术参数，以达到欧盟市场准入要求。