3GPP TS 38.104 深度解读 --- NR 基站射频发射与接收
规范编号 :3GPP TS 38.104
版本 :V16.x (Release 16),持续演进至 V19.x
标题 :NR; Base Station (BS) Radio Transmission and Reception
中文名称 :NR 基站(BS)无线发射与接收
适用范围 :5G NR 带内基站(含 NB-IoT 带内部署)的最小射频特性与最小性能要求
协议族位置 :38 系列 --- NR 无线接入网技术规范组
一致性测试对应:3GPP TS 38.141-1(传导)/ TS 38.141-2(OTA辐射)
一、文档概览与知识导图
TS 38.104 是 NR 基站射频领域的"宪法级"规范。它规定了基站发射机和接收机在传导和辐射两种测试接口下的最低性能门槛,是设备认证、型号核准、网络规划和一致性测试的基石。本文档结构严谨,以"通用定义 → 工作频段 → 发射机 → 接收机 → 性能要求 → OTA辐射"的递进逻辑组织。
3GPP TS 38.104 --- NR 基站射频发射与接收
│
├── [第 1-3 章] 范围、引用、定义、符号与缩略语
│ └── 术语定义(beam/BS class/BS type/RF BW 等)
│ └── 符号与缩略语(ACLR/EVM/REFSENS/TRP...)
│
├── [第 4 章] 通用要求 (General)
│ ├── 4.1 频段分类
│ │ ├── FR1: 450 MHz -- 6000 MHz (Sub-6GHz)
│ │ └── FR2: 24250 MHz -- 52600 MHz (毫米波)
│ ├── 4.2 基站类型 (BS Type)
│ │ ├── Type 1-C: FR1 传导型(独立天线连接器)
│ │ ├── Type 1-H: FR1 混合型(TAB传导 + RIB辐射)
│ │ ├── Type 1-O: FR1 纯OTA型(≥8TR MIMO)
│ │ └── Type 2-O: FR2 纯OTA型(毫米波有源天线)
│ ├── 4.3 基站等级 (BS Class)
│ │ ├── Wide Area BS: 宏站, MCL=70dB / 距离≥35m
│ │ ├── Medium Range BS: 微站, MCL=53dB / 距离≥5m
│ │ └── Local Area BS: 皮站, MCL=45dB / 距离≥2m
│ ├── 4.4 信道带宽配置
│ │ ├── FR1: 5/10/15/20/25/30/40/50/60/80/90/100 MHz
│ │ └── FR2: 50/100/200/400 MHz
│ ├── 4.5 SCS 与带宽组合
│ │ ├── FR1: 15/30/60 kHz
│ │ └── FR2: 60/120 kHz (240 kHz for SSB only)
│ └── 4.6 其他通用参数
│ ├── 传输带宽配置 NRB (最大RB数)
│ └── 最小保护带(guard band)
│
├── [第 5 章] 工作频段与信道安排 (Operating Band & Channel Arrangement)
│ ├── 5.2 NR 工作频段
│ │ ├── FR1 频段: n1, n2, n3, n5, n7, n8, n20, n28,
│ │ │ n38, n41, n48, n50, n51, n66, n70, n71,
│ │ │ n74, n75, n76, n77, n78, n79, n80-n98...
│ │ └── FR2 频段: n257, n258, n259, n260, n261, n262, n263...
│ ├── 5.3 信道栅格 (Channel Raster)
│ │ ├── Global raster: 5 kHz 步进
│ │ ├── NR-ARFCN: 信道号计算公式
│ │ └── 频段特定栅格: 15/30/100 kHz
│ ├── 5.4 同步栅格 (Synchronization Raster)
│ │ ├── GSCN: 全局同步信道号
│ │ └── SSB 频率位置指示
│ └── 5.5 信道间距 (Channel Spacing)
│ └── 载波聚合场景的频点规划
│
├── [第 6 章] 发射机特性 (Transmitter Characteristics)
│ ├── 6.1 概述: 传导要求 vs 辐射要求
│ ├── 6.2 基站输出功率 (BS Output Power)
│ │ ├── 额定输出功率: Wide Area 无上限
│ │ ├── Medium Range ≤ 38 dBm/连接器
│ │ ├── Local Area ≤ 24 dBm/连接器
│ │ └── 功率准确度: ±2 dB (正常条件)
│ ├── 6.3 输出功率动态范围 (Output Power Dynamics)
│ │ ├── RE 功率控制动态范围
│ │ ├── OFDM 符号总功率动态范围
│ │ ├── 发射关断功率(≤ -85 dBm/MHz)
│ │ └── ON/OFF 时间模板
│ ├── 6.4 发射信号质量 (Transmitted Signal Quality)
│ │ ├── 6.4.1 频率误差
│ │ │ ├── Wide Area: ±0.05 ppm
│ │ │ └── Medium/Local Area: ±0.1 ppm
│ │ ├── 6.4.2 EVM (Error Vector Magnitude)
│ │ │ ├── QPSK: ≤ 17.5%
│ │ │ ├── 16QAM: ≤ 12.5%
│ │ │ ├── 64QAM: ≤ 8.0%
│ │ │ └── 256QAM: ≤ 3.5%
│ │ └── 6.4.3 TAE (Time Alignment Error)
│ │ ├── MIMO 发射: ≤ 65 ns (单载波)
│ │ ├── 带内连续 CA: ≤ 260 ns
│ │ └── 带内非连续 CA: ≤ 3 μs
│ ├── 6.5 无用发射 (Unwanted Emissions)
│ │ ├── 6.5.1 占用带宽(Occupied BW): 99% 功率带宽
│ │ ├── 6.5.2 ACLR (Adjacent Channel Leakage Ratio)
│ │ │ ├── FR1 Wide Area: ≥ 45 dB (NR 邻信道)
│ │ │ ├── FR1 Medium/Local: ≥ 45 dB
│ │ │ ├── FR2: ≥ 28 dB
│ │ │ └── CACLR (累积ACLR): ≥ 45 dB
│ │ ├── 6.5.3 工作频带无用发射(OBUE/SEM)
│ │ │ ├── SEM 模板: 按频偏定义绝对功率限值
│ │ │ ├── 广域站: -13 dBm/MHz @ Δf=10MHz
│ │ │ └── 附加区域要求(日本/FCC等)
│ │ └── 6.5.4 杂散发射(Spurious Emissions)
│ │ ├── 9 kHz -- 12.75 GHz: 类别 A/B
│ │ ├── 谐波: 2-5 次谐波限值
│ │ └── 共存杂散(共址要求)
│ └── 6.6 发射互调(Transmitter Intermodulation)
│ ├── FR1: CW 干扰 -30 dBc
│ └── FR2: NR 调制干扰
│
├── [第 7 章] 接收机特性 (Receiver Characteristics)
│ ├── 7.1 概述: 参考测量信道/SNR 定义
│ ├── 7.2 参考灵敏度 (REFSENS)
│ │ ├── FR1 Wide Area: 典型 -101.7 dBm (10MHz/15kHz SCS)
│ │ ├── FR1 Medium Range: -96.7 dBm
│ │ ├── FR1 Local Area: -93.7 dBm
│ │ └── FR2 Wide Area: 典型 -95.0 dBm (100MHz/120kHz SCS)
│ ├── 7.3 动态范围 (Dynamic Range)
│ │ └── 最大输入信号: -40.7 dBm (AWGN, 16QAM)
│ ├── 7.4 信道内选择性 (In-Channel Selectivity, ICS)
│ │ └── 干扰: NR 调制信号, 功率提升
│ ├── 7.5 邻信道选择性 (ACS)
│ │ ├── 窄带 ACS: CW 干扰
│ │ └── 宽带 ACS: NR 调制干扰, Δf=5/20MHz
│ ├── 7.6 阻塞特性 (Blocking)
│ │ ├── 7.6.1 带内阻塞(In-band Blocking)
│ │ │ ├── 干扰: NR 调制信号, -43 dBm 级
│ │ │ └── 共址: 干扰功率可达 +16 dBm
│ │ ├── 7.6.2 带外阻塞(Out-of-band Blocking)
│ │ │ └── CW 干扰, 频率范围扩展
│ │ └── 7.6.3 远距阻塞(Far-out Blocking)
│ ├── 7.7 接收机互调 (Receiver Intermodulation)
│ │ ├── 窄带互调: CW+CW 或 CW+NR
│ │ └── 宽带互调: NR+NR
│ └── 7.8 接收机杂散发射 (Receiver Spurious Emissions)
│ └── 天线连接器处限值: 典型 -57 dBm
│
├── [第 8 章] 性能要求 (Performance Requirements)
│ ├── 8.1 概述: 参考测量信道/传播条件
│ ├── 8.2 PUSCH 性能
│ │ ├── 8.2.1 AWGN 条件
│ │ │ └── 单流≥70% 吞吐量 @ REFSENS+SNR
│ │ ├── 8.2.2 多径衰落条件
│ │ │ ├── EPA: 扩展步行A (Extended Pedestrian A)
│ │ │ ├── EVA: 扩展车辆A (Extended Vehicular A)
│ │ │ ├── ETU: 扩展典型城区(Extended Typical Urban)
│ │ │ ├── TDL-A/B/C: 抽头延迟线模型(3/100/300 ns RMS)
│ │ │ └── 多普勒频移: 5/70/300/400 Hz
│ │ └── 8.2.3 高阶MIMO: 2层/4层传输
│ ├── 8.3 PUCCH 性能
│ │ ├── Format 0/1: 1-2 bit, 序列选择
│ │ ├── Format 2/3/4: 多bit UCI
│ │ ├── ACK 误检率: DTX→ACK ≤ 1%
│ │ ├── NACK→ACK ≤ 0.1%
│ │ └── UCI BLER: 1% (2-11 bit)
│ └── 8.4 PRACH 性能
│ ├── 前导检测概率 ≥ 99%
│ └── 误检概率 ≤ 0.1%
│
└── [第 9 章] 辐射一致性要求 (Radiated Conformance --- FR2 OTA)
├── 9.1 概述: OTA 参考点 RIB (Radiated Interface Boundary)
├── 9.2 OTA 发射特性
│ ├── TRP (Total Radiated Power)
│ ├── EIRP (Effective Isotropic Radiated Power)
│ ├── OTA 频率误差
│ ├── OTA EVM: FR2 额外偏移量
│ ├── OTA ACLR/SEM
│ └── OTA 杂散发射
├── 9.3 OTA 接收特性
│ ├── OTA 参考灵敏度 (EIS)
│ ├── OTA 动态范围
│ ├── OTA 选择性/阻塞
│ └── OTA 互调
├── 9.4 OTA 性能要求
└── 9.5 波束对应关系 (Beam Correspondence)
├── 波束中心方向
├── 波束峰值方向
└── 波束宽度/半功率轮廓
二、逐章节深度解读
第 1-3 章:范围、引用与定义
前三章为协议的基础设施。第 1 章明确了本规范的适用范围:NR 基站(含 NB-IoT 在 NR 带内的操作)的最小射频特性和最小性能要求。第 2 章列出了所有引用的 3GPP 规范,包括 TS 38.141(一致性测试)、TS 38.101(UE 射频)、TS 38.211/213/214(物理层)等。第 3 章定义了关键术语,建议读者重点关注:
- Beam / Beam Centre Direction / Beam Peak Direction / Beamwidth --- 波束赋形相关的核心概念,是理解 FR2 OTA 测试的前提
- BS class --- Wide Area / Medium Range / Local Area 三类基站的覆盖距离和最小耦合损耗(MCL)定义
- BS type --- 1-C / 1-H / 1-O / 2-O 四种硬件架构类型
- REFSENS / ACLR / EVM / TRP / EIRP --- 贯穿全文的关键性能指标缩写
第 4 章:General --- 通用要求
第 4 章是协议的总纲,定义了基站射频设计的全部基础参数框架。
4.1 频段分类:FR1 vs FR2
NR 将频谱划分为两个频率范围,这一划分不仅是频率数字的差异,更对应了截然不同的射频架构、天线设计、测试方法和部署策略。
| 参数 | FR1 | FR2 |
|---|---|---|
| 频率范围 | 450 -- 6000 MHz | 24250 -- 52600 MHz |
| 常用称呼 | Sub-6 GHz | 毫米波 (mmWave) |
| 信道带宽 | 5/10/15/20/25/30/40/50/60/80/90/100 MHz | 50/100/200/400 MHz |
| SCS 配置 | 15/30/60 kHz | 60/120 kHz |
| 最大载波数 | 16 (CA) | 16 (CA) |
| 测试接口 | 传导为主 (1-C/1-H) 或 OTA (1-O) | 纯 OTA (2-O) |
| 典型天线架构 | 2T2R / 4T4R / 8T8R / 64T64R | 128T/256T 以上阵列 |
| 传播特性 | 良好绕射,覆盖能力强 | 直射为主,穿透损耗大 |
4.2 基站类型 (BS Type)
随着 5G 大规模 MIMO 和有源天线系统 (AAS) 的普及,传统"天线连接器"测试接口在很多场景下已不复存在。3GPP 因此定义了四种基站类型,分别对应不同的硬件架构和测试要求集合:
BS Type 1-C (FR1, Conducted Only)
- 适用于传统基站形态,每个天线端口有独立的物理连接器
- 所有射频测试在 天线连接器 (Antenna Connector) 处进行传导测试
- 典型应用:传统 2T2R/4T4R 宏基站、分布式 RRU
BS Type 1-H (FR1, Hybrid)
- 适用于中等规模有源天线系统(通常 4TR-8TR)
- 传导要求定义在 TAB 连接器 (Transceiver Array Boundary) 处
- 辐射要求定义在 RIB (Radiated Interface Boundary) 处
- 是 Type 1-C 向 Type 1-O 的过渡形态
BS Type 1-O (FR1, OTA Only)
- 适用于大规模 MIMO 有源天线单元 (AAU)
- 收发信机与天线阵列紧密集成,无传导测试接口
- 所有测试在 RIB 处通过空口 (OTA) 进行
- 要求至少 8 个发射单元,典型为 32T32R 或 64T64R
BS Type 2-O (FR2, OTA Only)
- 适用于毫米波基站,收发信机与天线阵列完全集成
- 纯 OTA 测试,无传导接口
- 支持模拟/数字/混合波束赋形
4.3 基站等级 (BS Class)
基站等级决定了各项射频指标的松严程度。核心逻辑是:覆盖范围越大、MCL 越高,对发射功率和接收灵敏度的要求越严。
| BS Class | 覆盖场景 | 最小距离 (1-O/2-O) | MCL (1-C/1-H) | 典型部署 |
|---|---|---|---|---|
| Wide Area BS | 宏蜂窝 | ≥ 35 m | 70 dB | 城市/郊区宏站 |
| Medium Range BS | 微蜂窝 | ≥ 5 m | 53 dB | 热点/街道微站 |
| Local Area BS | 皮蜂窝 | ≥ 2 m | 45 dB | 室内/企业皮站 |
MCL (Minimum Coupling Loss) 的含义:对于 1-C 和 1-H 基站,基站等级通过"基站到 UE 的最小耦合损耗"来定义。70 dB 的 MCL 意味着在最近的 UE 处,基站信号的路径损耗至少为 70 dB,以此推导接收机的阻塞和互调要求。对于 1-O 和 2-O 基站,则直接使用"BS 到 UE 沿地面最小距离"来定义。
4.4 信道带宽配置
NR 支持灵活的信道带宽配置,远超过 LTE 最大 20 MHz 的限制。关键参数包括传输带宽配置 NRB(最大 RB 数)和最小保护带。
FR1 信道带宽与 NRB 对照(30 kHz SCS 为例):
| 信道带宽 (MHz) | 最大 NRB | 最小保护带 (kHz) |
|---|---|---|
| 5 | 11 | 242.5 |
| 10 | 24 | 312.5 |
| 15 | 38 | 382.5 |
| 20 | 51 | 452.5 |
| 25 | 65 | 522.5 |
| 30 | 78 | 592.5 |
| 40 | 106 | 552.5 |
| 50 | 133 | 692.5 |
| 60 | 162 | 762.5 |
| 80 | 217 | 932.5 |
| 90 | 245 | 1012.5 |
| 100 | 273 | 845.0 |
FR2 信道带宽与 NRB 对照(120 kHz SCS 为例):
| 信道带宽 (MHz) | 最大 NRB | 最小保护带 (kHz) |
|---|---|---|
| 50 | 32 | 760 |
| 100 | 66 | 1520 |
| 200 | 132 | 3040 |
| 400 | 264 | 6080 |
SCS 与信道带宽的组合限制:
- 15 kHz SCS:支持 5-50 MHz 信道带宽
- 30 kHz SCS:支持 5-100 MHz 信道带宽
- 60 kHz SCS:支持 10-100 MHz (FR1) / 50-200 MHz (FR2)
- 120 kHz SCS:支持 50-400 MHz (FR2)
第 5 章:Operating Band and Channel Arrangement
5.2 NR 工作频段
R16 版本定义了从 n1 到 n263 的 NR 频段。以下是 R16 中最重要的代表性频段:
FR1 关键频段表 (R16):
| 频段 | 上行 (MHz) | 下行 (MHz) | 双工方式 | 信道带宽范围 | 典型部署 |
|---|---|---|---|---|---|
| n1 | 1920-1980 | 2110-2170 | FDD | 5/10/15/20 | IMT核心频段 |
| n3 | 1710-1785 | 1805-1880 | FDD | 5/10/15/20/25/30 | GSM重耕 |
| n7 | 2500-2570 | 2620-2690 | FDD | 5/10/15/20 | IMT扩展 |
| n8 | 880-915 | 925-960 | FDD | 5/10/15/20 | 低频覆盖层 |
| n28 | 703-748 | 758-803 | FDD | 5/10/15/20 | 700MHz黄金频段 |
| n38 | 2570-2620 | --- | TDD | 5/10/15/20 | IMT TDD |
| n41 | 2496-2690 | --- | TDD | 10/15/20/30/40/50 | 中频主力频段 |
| n48 | 3550-3700 | --- | TDD | 5/10/15/20/40/50 | CBRS(美国) |
| n77 | 3300-4200 | --- | TDD | 10/15/20/30/40/50/60/80/90/100 | C-Band主力 |
| n78 | 3300-3800 | --- | TDD | 10/15/20/30/40/50 | C-Band(3.5GHz) |
| n79 | 4400-5000 | --- | TDD | 40/50/60/80/100 | 4.9GHz |
| n14 | 788-798 | 758-768 | FDD | 5/10 | 公共安全(R16新增) |
| n29 | N/A | 717-728 | SDL | 5/10 | 补充下行(R16新增) |
| n96 | 5925-6425 | --- | TDD | 20/30/40/50/60/80/90/100 | 6GHz(R16新增) |
FR2 关键频段表 (R16):
| 频段 | 频率范围 (MHz) | 双工方式 | 信道带宽 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| n257 | 26500-29500 | TDD | 50/100/200/400 | 28 GHz 频段 |
| n258 | 24250-27500 | TDD | 50/100/200/400 | 26 GHz 频段 |
| n259 | 39500-43500 | TDD | 50/100/200/400 | 39 GHz 频段(R16) |
| n260 | 37000-40000 | TDD | 50/100/200/400 | 37/39 GHz(美国) |
| n261 | 27500-28350 | TDD | 50/100/200/400 | 28 GHz(美国) |
| n262 | 47200-48200 | TDD | 50/100/200/400 | 47 GHz(R16新增) |
5.3 信道栅格 (Channel Raster)
NR 采用 Global Frequency Raster 概念,以 5 kHz 为基本步进单位。NR-ARFCN (NR Absolute Radio Frequency Channel Number) 的计算公式为:
F_REF = F_REF-Offs + ΔF_Global × (N_REF -- N_REF-Offs)
其中:
- ΔF_Global = 5 kHz (全局栅格)
- N_REF-Offs 和 F_REF-Offs 因频段而异
- N_REF 的取值范围由具体频段定义
每个频段还有特定的 信道栅格 (15/30/100 kHz),用于限定实际可配置的载波中心频率位置。例如 n41 频段使用 15 kHz 或 30 kHz 栅格,而 n77/n78 使用 15/30 kHz 栅格。
5.4 同步栅格 (Synchronization Raster)
GSCN (Global Synchronization Channel Number) 用于指示 SS/PBCH Block (SSB) 可能的频率位置。同步栅格比信道栅格更稀疏,减少了 UE 小区搜索时需要扫描的频率数量。GSCN 与 NR-ARFCN 的关系由各频段的步长参数定义,例如在 0-3000 MHz 范围内,GSCN 步长为 1.2 MHz (n=1),对应 SSB 频率步进为 1.44 MHz。
第 6 章:Transmitter Characteristics --- 发射机特性
第 6 章是 TS 38.104 中篇幅最大、参数最密集的核心章节,定义了基站发射链路的全部射频性能要求。
6.2 基站输出功率 (BS Output Power)
基站额定输出功率是网络覆盖设计的基础参数。3GPP 不强制要求具体的发射功率值,而是根据基站等级设定功率上限和准确度要求:
| 基站等级 | 最大输出功率 (per antenna connector) | 功率准确度 |
|---|---|---|
| Wide Area BS | 无明确上限(取决于频段和设备声明) | ± 2 dB |
| Medium Range BS | ≤ 38 dBm (6.3W) | ± 2 dB |
| Local Area BS | ≤ 24 dBm (0.25W) | ± 2 dB |
关键要点:
- Wide Area BS 没有功率上限,典型宏站单通道输出为 40W (46 dBm) 至 200W (53 dBm)
- 对于有源天线系统 (AAS),输出功率要求以 TRP (Total Radiated Power) 或 EIRP 形式表述
- 制造商需声明额定输出功率 PRATED,所有测试在此功率下进行
- 功率准确度 ±2 dB 是在正常测试条件下;极端条件下放宽至 ±2.5 dB
6.3 输出功率动态范围 (Output Power Dynamics)
NR 支持精细的功率控制机制,以确保频谱效率和干扰管理:
RE 功率控制动态范围:
- 要求基站能够将每个 RE (Resource Element) 的功率独立调节
- 总功率动态范围需覆盖从满载功率到底噪的完整范围
- 涉及 OFDM 符号内各 RE 之间的功率差异控制
发射关断功率 (Transmitter OFF Power):
- 当基站无数据发送时(如 TDD 上行时隙或静默期),发射机泄漏功率必须足够低
- 要求:≤ -85 dBm/MHz (在 BS 天线连接器处)
- 这项指标对于 TDD 系统至关重要,直接影响上行接收性能
ON/OFF 时间模板:
- 定义了发射机从关闭到开启(以及反向)的过渡时间
- TDD 模式下,收发切换保护间隔(GP)必须容纳此过渡时间
6.4 发射信号质量 (Transmitted Signal Quality)
发射信号质量是基站射频性能的核心,直接影响 UE 的解调能力和系统吞吐量。
6.4.1 频率误差 (Frequency Error)
| 基站等级 | 频率误差要求 |
|---|---|
| Wide Area BS | ± 0.05 ppm |
| Medium Range BS | ± 0.1 ppm |
| Local Area BS | ± 0.1 ppm |
- ±0.05 ppm 意味着在 3.5 GHz 频段,允许的频率偏差仅为 ±175 Hz
- 这对参考时钟源(通常为 GPS 驯服或 IEEE 1588v2 PTP 同步)的精度提出了极高要求
- 频率误差是单载波指标,所有通道共享同一参考时钟
6.4.2 EVM (Error Vector Magnitude)
EVM 是衡量发射信号调制质量的综合指标,等于误差向量幅度与参考信号幅度的比值。测试在频域均衡后进行,并考虑 CP (Cyclic Prefix) 窗口优化。
| 调制方式 | 最大 EVM (%) | 对应 SNR (dB, 近似) |
|---|---|---|
| QPSK | 17.5% | ~15 dB |
| 16QAM | 12.5% | ~18 dB |
| 64QAM | 8.0% | ~22 dB |
| 256QAM | 3.5% | ~29 dB |
EVM 要求的技术内涵:
-
QPSK (17.5%):最宽松的要求,主要面向小区边缘的覆盖增强场景。QPSK 本身的星座点间距大,对相位噪声和非线性失真的容忍度高。
-
16QAM (12.5%):中等调制阶数,是 eMBB 场景的常用配置。要求 PA 线性度良好,相位噪声控制在合理范围。
-
64QAM (8.0%):高调制阶数,对 PA 的非线性失真、I/Q 不平衡、本振相位噪声都有较高要求。通常需要数字预失真 (DPD) 技术配合。
-
256QAM (3.5%):最高调制阶数,是区分高性能基站和普通基站的关键指标。3.5% 的 EVM 意味着需要极佳的 PA 线性化(通常 DPD + CFR 组合)、低相位噪声本振、精确的 I/Q 校准。对于 FR2 毫米波基站,256QAM EVM 要求是极具挑战的技术指标。
测试注意事项:
- EVM 测试基于频域符号均衡后的信号
- 利用 CP 窗口优化可以改善 EVM(CP 长度内的时域窗口选择影响均衡效果)
- 不同带宽、不同 SCS 下的测试配置在附录中详细定义
6.4.3 时间对齐误差 (Time Alignment Error, TAE)
TAE 确保 MIMO、载波聚合、双连接等场景下各发射通道之间的时间同步。
| 场景 | TAE 要求 |
|---|---|
| MIMO 发射 (同一载波内各天线端口) | ≤ 65 ns |
| 带内连续 CA (不同载波间) | ≤ 260 ns |
| 带内非连续 CA | ≤ 3 μs |
| 带间 CA | ≤ 3 μs |
| FR1-FR2 双连接 (EN-DC/NE-DC) | ≤ 3 μs |
- 65 ns 的 MIMO TAE 要求对应于约 1/16 CP 长度(15 kHz SCS),确保各天线端口信号在 CP 范围内到达 UE
- 载波聚合的 TAE 相对宽松,因为不同载波在接收端可独立进行时域同步
- TAE 测试需覆盖帧级、时隙级和符号级三个维度
6.5 无用发射 (Unwanted Emissions)
无用发射是基站射频设计中工作量最大的领域之一,直接影响频谱利用效率和邻频共存。
6.5.1 占用带宽 (Occupied Bandwidth)
占用带宽定义为包含总辐射功率 99% 的带宽。这不是一个"通过/不通过"的门限,而是用于验证信号带宽是否落在信道带宽内的信息性指标。
6.5.2 邻信道泄漏比 (ACLR)
ACLR 是衡量发射机对相邻信道干扰抑制能力的关键指标。
| 场景 | 频段 | ACLR 要求 | 绝对功率限值 |
|---|---|---|---|
| 相邻信道为 NR (E-UTRA 同带宽) | FR1 Wide Area | ≥ 45 dB | -13 dBm/MHz |
| 相邻信道为 NR | FR1 Medium/Local | ≥ 45 dB | 相应功率等级 |
| 相邻信道为 NR | FR2 | ≥ 28 dB | 相应功率等级 |
| CACLR (累积 ACLR) | FR1 | ≥ 45 dB | --- |
CACLR (Cumulative ACLR):
- 适用于非连续频谱聚合场景(带内非连续 CA)
- 要求两个子块发射对中间间隙的泄漏总和满足 ≥ 45 dB 的门限
- 每个子块的贡献按能量叠加计算
6.5.3 工作频带无用发射 (Operating Band Unwanted Emissions)
频谱发射模板 (SEM) 定义了发射信号在工作频带内(含相邻频带)的带外辐射限值。SEM 是一个"功率 vs 频偏"的折线模板,不同基站等级和频段有不同的模板定义。
以 FR1 Wide Area BS (Category A, ≥1GHz) 为例:
| 频偏 Δf (MHz) | 限值 | 测量带宽 |
|---|---|---|
| 0.05 - 5.05 | 按模板递减 | 30 kHz |
| 5.05 - 10.05 | -13 dBm | 1 MHz |
| 10.05 - 15.05 | -13 dBm | 1 MHz |
| 15.05 - 20.05 | -13 dBm | 1 MHz |
| ... | ... | ... |
附加区域要求:
- 日本 n41 频段:额外的低通滤波要求,以保护相邻业务
- FCC Title 47:美国对杂散和谐波的特殊限值
- 数字电视保护:部分频段需满足对 DTV 频段的额外保护
6.5.4 杂散发射 (Spurious Emissions)
杂散发射覆盖比 SEM 更宽的频率范围(9 kHz 至 12.75 GHz,并可延伸至 5 次谐波)。
| 频率范围 | Category A 限值 | Category B 限值 |
|---|---|---|
| 9 kHz - 150 kHz | -36 dBm (1 kHz BW) | -36 dBm |
| 150 kHz - 30 MHz | -36 dBm (10 kHz BW) | -36 dBm |
| 30 MHz - 1 GHz | -36 dBm (100 kHz BW) | -36 dBm |
| 1 GHz - 12.75 GHz | -30 dBm (1 MHz BW) | -30 dBm |
| 12.75 GHz - 5th harmonic | -30 dBm (1 MHz BW) | -30 dBm |
- Category A:适用于一般场景
- Category B:适用于需要额外保护的场景(如共址部署)
- 对于 FR2 基站,杂散限值转换为 TRP 或 EIRP 形式
6.6 发射互调 (Transmitter Intermodulation)
当有用信号与干扰信号同时进入发射机时,PA 的非线性会产生互调产物。
- FR1 传导:干扰为 CW 信号,功率比有用信号低 30 dB,频偏 ±(BW/2 + 2.5 MHz)
- FR2 OTA:干扰为 NR 调制信号,功率比有用信号低 30 dB
- 互调产物需满足 SEM 和杂散发射限值
- 对 DPD 系统的线性化效果提出了间接要求
第 7 章:Receiver Characteristics --- 接收机特性
接收机性能直接决定上行链路的覆盖范围和容量。TS 38.104 从灵敏度、选择性、抗阻塞和互调四个维度全面定义接收机要求。
7.2 参考灵敏度 (REFSENS)
参考灵敏度 PREFSENS 是接收机最基础的性能指标,定义为在指定参考测量信道 (FRC) 上达到 95% 最大吞吐量所需的最小接收功率。
FR1 典型灵敏度 (Wide Area BS, 10 MHz BW, 15 kHz SCS):
| 频段 | PREFSENS (dBm) | 噪声系数 (dB, 参考值) |
|---|---|---|
| n1 (2100 MHz) | -101.7 | ~3.5 |
| n3 (1800 MHz) | -101.7 | ~3.5 |
| n7 (2600 MHz) | -101.5 | ~3.7 |
| n28 (700 MHz) | -101.7 | ~3.5 |
| n41 (2600 MHz) | -101.5 | ~3.7 |
| n78 (3500 MHz) | -101.5 | ~3.7 |
FR2 典型灵敏度 (Wide Area BS, 100 MHz BW, 120 kHz SCS):
| 频段 | PREFSENS (dBm, per antenna element) |
|---|---|
| n257 (28 GHz) | ~ -95.0 |
| n258 (26 GHz) | ~ -95.0 |
| n260 (39 GHz) | ~ -93.0 |
灵敏度与基站等级的关系:
| BS Class | FR1 REFSENS 典型差异 (相对 Wide Area) |
|---|---|
| Wide Area BS | 基准值 |
| Medium Range BS | +5 dB (更宽松) |
| Local Area BS | +8 dB (最宽松) |
灵敏度与带宽的关系:
接收机灵敏度随信道带宽增加而恶化,遵循热噪声公式:
PREFSENS = -174 + 10·log₁₀(BW) + NF + SNR_min
其中:
- -174 dBm/Hz 为热噪声谱密度
- BW 为信道带宽 (Hz)
- NF 为接收机噪声系数 (dB)
- SNR_min 为满足 95% 吞吐量所需的最小 SNR (dB)
7.3 动态范围 (Dynamic Range)
动态范围测试验证接收机在强输入信号下解调高阶调制信号的能力。
- 测试信号:16QAM 调制的 NR 信号
- 最大输入功率:-40.7 dBm (FR1 Wide Area BS)
- AWGN 干扰功率:使总噪声功率比热噪声高 20 dB 以上
- 吞吐量要求:≥ 95% 最大吞吐量
7.4 信道内选择性 (In-Channel Selectivity, ICS)
ICS 测试接收机在有用信号和带内干扰信号同时存在时的解调能力。
- 有用信号:REFSENS + 3 dB
- 干扰信号:NR 调制信号,频偏 ±(BW/2 + 0.5·SCS),功率为 REFSENS + 指定偏移
- 目标:≥ 95% 吞吐量
7.5 邻信道选择性 (ACS)
ACS 衡量接收机对相邻信道干扰的抑制能力,是评估频谱效率和邻频共存的关键指标。
- 有用信号:REFSENS + 3 dB
- 干扰信号:5 MHz 或 20 MHz 偏移的 NR 调制信号
- 干扰功率:约比灵敏度高 50 dB
- 要求:干扰功率 ≥ 指定值 (如 -52 dBm),吞吐量 ≥ 95%
7.6 阻塞特性 (Blocking)
阻塞测试是接收机测试中最严苛的项目之一,验证接收机在强带外干扰下的生存能力。
带内阻塞 (In-band Blocking):
- 有用信号:REFSENS + 3 dB
- 干扰信号:NR 调制信号,功率约 -43 dBm
- 干扰频偏:±(7.5/10/15/20/25 MHz...)
- 共址场景:干扰功率可达 +16 dBm
带外阻塞 (Out-of-band Blocking):
- CW 干扰信号
- 频率范围覆盖:1 MHz 至 12750 MHz(超出工作频带)
- 干扰功率:+15 dBm (部分频段)
- 对接收机前端的线性度和预选滤波器的选择性提出极高要求
远距阻塞 (Far-out Blocking):
- 最高频率可达 12.75 GHz
- CW 干扰功率典型 +15 dBm
- 对于 FR2 接收机,还需考虑带外 CW 干扰对 LNA 的增益压缩效应
7.7 接收机互调 (Receiver Intermodulation)
当两个或更多干扰信号同时进入接收机时,LNA 的非线性会产生互调产物,落在有用信号频带内。
- 窄带互调:CW + CW 或 CW + NR 调制信号
- 宽带互调:NR + NR 调制信号
- 干扰功率:约 -48 dBm (窄带) 或 -39 dBm (宽带)
- 互调产物频率落在有用信道内时,吞吐量仍需 ≥ 95%
7.8 接收机杂散发射 (Receiver Spurious Emissions)
接收机本身也会产生杂散发射(如本振泄漏),可能干扰其他设备。
- 天线连接器处限值:典型 -57 dBm (30 MHz - 1 GHz, 100 kHz BW)
- 更高频率范围限值相应放宽
- 对于 FR2 基站,要求以 TRP 或 EIRP 形式表述
第 8 章:Performance Requirements --- 性能要求
第 8 章从系统层面验证基站解调实际业务信道的能力,涵盖 PUSCH、PUCCH 和 PRACH,并在多种传播条件下进行测试。
8.2 PUSCH 性能要求
PUSCH 性能是基站上行解调能力的核心指标。
8.2.1 AWGN 条件下的吞吐量要求:
| 场景 | 目标吞吐量 | 测试条件 |
|---|---|---|
| 单流 (1 layer) | ≥ 70% | REFSENS + SNR |
| 双流 (2 layers) | ≥ 70% | REFSENS + SNR (高层) |
| 4 层 MIMO | ≥ 70% | REFSENS + SNR |
8.2.2 多径衰落信道模型:
NR 使用 TDL (Tapped Delay Line) 和传统 EPA/EVA/ETU 模型进行多径测试:
| 信道模型 | 类型 | RMS 延迟扩展 | 最大多普勒 | 典型场景 |
|---|---|---|---|---|
| TDLA30-10 | TDL-A | 30 ns | 10 Hz | 室内低多普勒 |
| TDLB100-400 | TDL-B | 100 ns | 400 Hz | 城区中速移动 |
| TDLC300-100 | TDL-C | 300 ns | 100 Hz | 郊区低速移动 |
| EPA 5Hz | EPA | 45 ns | 5 Hz | 步行低速 |
| EVA 70Hz | EVA | 357 ns | 70 Hz | 车载中速 |
| ETU 300Hz | ETU | 991 ns | 300 Hz | 高速铁路 |
多径条件下 PUSCH 吞吐量示例 (1层, 低相关):
| 信道带宽 | SCS | 信道模型 | 目标吞吐量 | 所需 SNR |
|---|---|---|---|---|
| 10 MHz | 15 kHz | TDLB100-400 | 70% | -2.5 dB |
| 20 MHz | 30 kHz | TDLC300-100 | 70% | 6.4 dB |
| 40 MHz | 30 kHz | TDLA30-10 | 70% | 8.5 dB |
| 100 MHz | 30 kHz | TDLB100-400 | 70% | -1.8 dB |
8.2.3 高阶 MIMO 要求:
- 2 层传输:需在多径条件下支持双流空间复用
- 4 层传输:要求接收机具备完整的 MIMO 均衡能力
- 相关矩阵:低相关/中相关/高相关三种天线配置
8.3 PUCCH 性能要求
PUCCH 承载上行控制信息 (UCI),包括 ACK/NACK、SR (Scheduling Request) 和 CSI (Channel State Information)。
PUCCH Format 概览:
| Format | 比特数 | OFDM 符号数 | 调制方式 | 主要用途 |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 1-2 | 1-2 | 序列选择 | 短 ACK/NACK, SR |
| 1 | 1-2 | 4-14 | BPSK/QPSK | 长 ACK/NACK, SR |
| 2 | >2 | 1-2 | QPSK | 短 CSI + ACK/NACK |
| 3 | >2 | 4-14 | QPSK | 长 CSI + ACK/NACK |
| 4 | >2 | 4-14 | QPSK (pre-DFT) | 长 UCI, 多用户复用 |
关键检测性能要求:
| 指标 | 要求 | 说明 |
|---|---|---|
| DTX → ACK 误检率 | ≤ 1% | 基站不能将"无传输"误判为 ACK |
| NACK → ACK 误检率 | ≤ 0.1% | 基站不能将 NACK 误判为 ACK |
| ACK 漏检率 | ≤ 1% | 基站不能丢失 UE 发送的 ACK |
| UCI BLER (2-11 bit) | ≤ 1% | 控制信息块差错率 |
| SR 误检率 | ≤ 1% | 调度请求误判 |
这些误检率要求的非对称性 (1% vs 0.1%) 体现了系统设计中的保守原则:宁可重传也不应错误确认。NACK→ACK 的误检意味着 HARQ 进程的数据丢失,对吞吐量影响远大于一次不必要的重传。
8.4 PRACH 性能要求
PRACH (Physical Random Access Channel) 是 UE 接入网络的第一步,其检测性能直接影响接入成功率和接入时延。
| 指标 | 要求 |
|---|---|
| 前导检测概率 (AWGN) | ≥ 99% |
| 前导检测概率 (TDLC300-100) | ≥ 99% |
| 误检概率 | ≤ 0.1% |
- 前导序列为 Zadoff-Chu 序列,具有理想的周期自相关特性
- 支持长序列 (Format 0/1/2/3, 长度 839) 和短序列 (Format A1/A2/A3/B1/B2/B3/B4/C0/C2, 长度 139)
- 多普勒频移和频偏对 PRACH 检测性能影响显著,需专门的频偏补偿算法
第 9 章:Radiated Conformance --- FR2 OTA 辐射一致性
FR2 毫米波基站由于收发信机与天线阵列紧密集成,不存在传统的传导测试接口,所有射频性能必须通过空口 (OTA) 方式评估。
9.1 OTA 测试基础
RIB (Radiated Interface Boundary):
- 辐射接口边界,是 OTA 测试的参考平面
- 通常定义为基站天线阵列的近场/远场转换边界
- 所有 OTA 指标在 RIB 处定义
测试方法分类:
| 方法 | 原理 | 优势 | 局限 |
|---|---|---|---|
| 远场直接测试 (DFF) | 在远场距离直接测量 | 简单直接 | 需要大型暗室 |
| 紧缩场 (CATR) | 抛物面反射器产生平面波 | 暗室尺寸小 | 反射面精度要求高 |
| 近场变换 (NFTF) | 近场扫描 + 算法变换 | 灵活性高 | 算法复杂,精度受限 |
9.2 OTA 发射特性
TRP (Total Radiated Power):
- 基站天线系统在所有方向上辐射的总功率
- 通过球面扫描测量各方向的 EIRP 后积分获得
- TRP = (1/4π) × ∮ EIRP(θ,φ) dΩ
EIRP (Effective Isotropic Radiated Power):
- 在指定方向上的等效全向辐射功率
- EIRP = P_TX × G_antenna(θ,φ)
- 对于波束赋形系统,EIRP 在波束峰值方向上达到最大
OTA EVM:
- FR2 OTA EVM 要求在传导 EVM 基础上加上一个偏移量(通常 +9 dB)
- 原因:OTA 路径引入额外的信道估计误差和空间干扰
- 256QAM OTA EVM 是 FR2 系统最具挑战性的指标之一
OTA ACLR/SEM/杂散:
- 所有传导无用发射要求均转换为 OTA 等效要求
- 以 TRP 或 EIRP 形式表述限值
- 需考虑天线阵列的空间滤波效应对带外辐射的抑制
9.3 OTA 接收特性
EIS (Effective Isotropic Sensitivity):
- OTA 等效灵敏度,定义为达到 95% 吞吐量所需的 EIRP 最小值
- EIS 与传导灵敏度的关系:EIS = PREFSENS / G_antenna (近似)
- 实际 EIS 受天线阵列增益、波束方向和极化方式影响
OTA 选择性/阻塞/互调:
- 干扰信号也通过 OTA 方式注入
- 需控制干扰信号的到达角和极化
- 阻塞测试在 FR2 频段尤为关键,因为 LNA 前端缺乏有效的预选滤波器
9.5 波束对应关系 (Beam Correspondence)
波束对应关系是 AAS 基站的独特要求,验证基站能够正确建立和维护发射与接收波束之间的空间对应关系。
核心概念:
- 波束中心方向 (Beam Centre Direction):波束半功率等高线的几何中心
- 波束峰值方向 (Beam Peak Direction):EIRP 最大值所在方向
- 波束方向对 (Beam Direction Pair):中心方向与峰值方向的数据集
- 波束宽度 (Beamwidth):半功率点之间的角度范围
波束对应要求:
- 发射波束峰值方向与接收波束峰值方向之间的偏差需在指定范围内
- 波束宽度的变化需在声明值的容限内
- 波束切换时间需满足帧结构要求
- 多波束同时工作时的波束间隔离度需满足要求
三、与其他标准的脉络关系
TS 38.104 不是孤立存在的,它与 3GPP 38 系列的多项规范构成了完整的 NR 基站技术体系。
TS 38.104 (基站射频要求) ─────── 定义"要测什么"
│
├──→ TS 38.141-1 (基站传导一致性测试)
│ └── 定义"传导条件下怎么测"
│
├──→ TS 38.141-2 (基站辐射一致性测试)
│ └── 定义"OTA条件下怎么测"
│
├──→ TS 38.101 (UE 射频要求)
│ └── 终端侧对应规范,上下行指标配合设计
│
├──→ TS 38.211/212/213/214 (物理层)
│ └── 物理信道结构、编码、调制的设计依据
│
├──→ TS 38.133 (RRM 无线资源管理)
│ └── 射频性能与RRM测量精度、切换时延的关联
│
├──→ TS 38.104 Annex (附录)
│ └── 参考测量信道(FRC)、传播条件等详细定义
│
└──→ ITU-R M.2410 (IMT-2020 需求)
└── NR 射频指标满足 IMT-2020 峰值速率/频谱效率需求
与 TS 38.141 的关系:
- 38.104 定义最小性能要求("要满足什么")
- 38.141-1 定义传导测试方法和步骤("怎么验证")
- 38.141-2 定义 OTA 测试方法和步骤
- 两套规范必须配合使用:产品设计参照 38.104,一致性测试遵循 38.141
与 TS 38.101 (UE 射频) 的对应关系:
| 参数 | TS 38.104 (基站) | TS 38.101 (UE) |
|---|---|---|
| 最大发射功率 | 无上限 (Wide Area) | 23 dBm (Power Class 3) |
| EVM QPSK | 17.5% | 17.5% |
| EVM 256QAM | 3.5% | 3.5% |
| ACLR | ≥ 45 dB | ≥ 30 dB (NR) |
| 频率误差 | ±0.05 ppm (Wide Area) | ±0.1 ppm |
| 参考灵敏度 | -101.7 dBm (典型) | 频段相关 |
与物理层规范的关系:
- TS 38.211:定义 OFDM 参数(SCS、CP 长度、帧结构),直接影响 EVM 和 TAE 的测试条件
- TS 38.212/213/214:定义信道编码和调度,影响性能测试中的 FRC 配置和 HARQ 时序
- 物理层的设计选择(如 SCS 灵活性、波束管理)直接影响了射频指标的测试方案
四、R15 → R16 → R17 → R18 演进路线
TS 38.104 从 R15 到 R18 经历了持续的功能增强和指标完善,反映了 5G NR 从基础部署到全面商用的技术演进。
Release 15 (基础框架)
R15 是 NR 基站的奠基版本,建立了 TS 38.104 的基本框架:
- 频段定义:FR1 (450-6000 MHz) 和 FR2 (24250-52600 MHz) 的频段划分
- 基站类型:定义了 1-C / 1-H / 1-O / 2-O 四种 BS type
- 基站等级:Wide Area / Medium Range / Local Area 三级分类
- 核心射频指标:EVM (QPSK/16QAM/64QAM/256QAM)、ACLR (≥45 dB FR1)、REFSENS
- 基础频段:n1-n86 (FR1), n257-n261 (FR2)
- OTA 框架:FR2 OTA 测试方法论的初步建立
- 性能要求:PUSCH/PUCCH/PRACH 的 AWGN 和多径测试框架
R15 的局限性:
- 频段覆盖不全,缺少许多关键部署频段
- 不支持动态频谱共享 (DSS)
- 不支持 V2X 专用频段
- FR2 频段较少,主要集中在 28 GHz 和 39 GHz
Release 16 (功能完善) --- 本文档重点
R16 是 NR 基站射频规范的第一个重大增强版本:
新增频段:
- FR1 新增:n14 (公共安全 700MHz), n29 (SDL 700MHz), n30 (2300MHz), n34 (2000MHz TDD), n39 (1900MHz TDD), n40 (2300MHz TDD), n53 (2400MHz), n65 (2100MHz FDD), n70 (2000MHz FDD), n80 (1800MHz SUL), n81 (900MHz SUL), n82 (800MHz SUL), n83 (700MHz SUL), n84 (2100MHz SUL), n86 (1700MHz SUL), n89 (1500MHz SUL), n90 (2500MHz TDD), n95 (2000MHz SUL), n96 (6GHz TDD), n97 (2.5GHz SUL), n98 (1.9GHz SUL)
- FR2 新增:n259 (39 GHz), n262 (47 GHz)
动态频谱共享 (DSS):
- 定义了 NR 与 LTE 动态共享频谱时的射频要求
- 包括功率共享机制、邻道共存要求
- 支持 MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) 射频要求
V2X 支持:
- n47 (V2X 5.9 GHz) 频段基站射频要求
- 支持高移动性场景的频偏和同步要求
NB-IoT 带内部署:
- 完善了 NB-IoT 在 NR 带内操作时的基站射频要求
- 包括 NB-IoT 独立载波的功率配置、ACLR、阻塞等
其他增强:
- 多载波操作的射频要求细化
- 发射分集和 MIMO 的 TAE 要求扩展
- 接收机性能要求的信道模型扩展
Release 17 (扩展增强)
R17 标志着 NR 向更广泛应用场景的扩展:
RedCap (Reduced Capability) BS:
- 面向物联网和可穿戴设备的轻量级基站类型
- 降低的带宽配置(FR1: 20 MHz, FR2: 100 MHz)
- 简化天线配置(1Rx/2Rx)
NTN (Non-Terrestrial Network) 卫星频段:
- n255 (L-band 卫星), n256 (S-band 卫星)
- 卫星基站射频要求:大时延、大频偏、高多普勒
- 与地面基站的共存要求
新频段扩展:
- n263 (FR2 60 GHz 频段)
- 多个 FR1 补充频段 (n99-n104)
- 5G NR-U (Unlicensed) 频段的射频要求完善
多面板/多TRP增强:
- 多发送接收点 (mTRP) 的射频共存要求
- 多天线面板的空间一致性要求
Release 18 (5G-Advanced)
R18 开启了 5G-Advanced 时代,引入多项前沿技术:
FR2 增强 (>52.6 GHz):
- 将 FR2 频段扩展至 71 GHz
- 更高的 SCS (480/960 kHz)
- 更大的信道带宽 (800/1600/2000 MHz)
- 波束管理的高精度要求
SBFD (Subband Full Duplex):
- 在同一载波内同时进行上下行传输
- 新增自干扰消除 (SIC) 相关的射频指标
- 发射机对接收机的带内泄漏要求(极低的自干扰限值)
- ACLR 和 SEM 在 SBFD 模式下的特殊要求
AI/ML 辅助射频:
- AI/ML 辅助的波束管理和功率控制
- 相应的射频性能验证框架
新型基站类型:
- Type 1-C 增强:支持更宽频段的传导测试
- 智能超表面 (RIS) 辅助基站的射频框架
各版本关键指标演进对比
| 指标 | R15 | R16 | R17 | R18 |
|---|---|---|---|---|
| FR1 频段数量 | ~40 | ~60+ | ~70+ | ~80+ |
| FR2 频段数量 | 4 | 6 | 8+ | 10+ |
| FR2 最大频率 | 52.6 GHz | 52.6 GHz | 52.6 GHz | 71 GHz |
| 最大信道带宽 (FR2) | 400 MHz | 400 MHz | 400 MHz | 2000 MHz |
| BS Type 种类 | 4 | 4 | 5 (含 RedCap) | 6+ |
| SBFD 支持 | 否 | 否 | 否 | 是 |
| NTN 支持 | 否 | 否 | 是 | 增强 |
| AI/ML 框架 | 否 | 否 | 否 | 初步 |
五、扩展阅读材料
核心 3GPP 规范
| 规范编号 | 标题 | 关联说明 |
|---|---|---|
| TS 38.101 | NR; UE Radio Transmission and Reception | 终端侧射频要求,基站指标的对称参考 |
| TS 38.141-1 | NR; BS Conformance Testing Part 1: Conducted | 基站传导一致性测试 |
| TS 38.141-2 | NR; BS Conformance Testing Part 2: Radiated | 基站 OTA 一致性测试 |
| TS 38.211 | NR; Physical Channels and Modulation | 物理信道结构和 OFDM 参数定义 |
| TS 38.212 | NR; Multiplexing and Channel Coding | 信道编码与速率匹配 |
| TS 38.213 | NR; Physical Layer Procedures for Control | 控制信道物理层流程 |
| TS 38.214 | NR; Physical Layer Procedures for Data | 数据信道物理层流程 |
| TS 38.133 | NR; Requirements for Support of Radio Resource Management | RRM 要求 |
| TS 38.215 | NR; Physical Layer Measurements | 物理层测量定义 |
| TS 38.331 | NR; Radio Resource Control (RRC) | RRC 协议规范 |
| TR 38.803 | Study on NR RF Requirements | NR 射频需求研究(背景参考) |
| TS 37.104 | E-UTRA, UTRA and GSM/EDGE; MSR BS Radio Transmission and Reception | 多模基站射频要求 |
行业组织标准
| 标准/文件 | 发布机构 | 说明 |
|---|---|---|
| ITU-R M.2410 | ITU | IMT-2020 (5G) 最小性能需求 |
| ITU-R SM.329 | ITU | 杂散发射域限值 |
| FCC Part 30/96 | FCC (美国) | 毫米波/CBRS 频段法规要求 |
| ECC Report 281 | CEPT (欧洲) | 26 GHz 频段共存研究 |
| 3GPP TR 38.901 | 3GPP | 信道模型(含 TDL/CDL 模型详细定义) |
测试设备厂商应用指南
| 文档 | 厂商 | 说明 |
|---|---|---|
| 5G NR Base Station Test | Keysight Technologies | 基站射频测试应用指南 |
| 5G NR OTA Testing | Rohde & Schwarz | FR2 OTA 测试白皮书 |
| 5G NR RF Conformance Test | Anritsu | 一致性测试方案概述 |
| Massive MIMO Test Solutions | Spirent | 大规模 MIMO 测试方案 |
推荐学术文献
- Dahlman E, Parkvall S, Skold J. "5G NR: The Next Generation Wireless Access Technology" (2nd Ed., 2020) --- 系统性介绍 NR 物理层和射频设计
- Zaidi A, Athley F, et al. "5G Physical Layer: Principles, Models and Technology Components" (2018) --- 物理层信道模型和射频实现的深入分析
- Asplund H, et al. "Advanced Antenna Systems for 5G Network Deployments" (2020) --- AAS 天线系统与 OTA 测试方法论
在线资源
- 3GPP 38 系列规范门户:https://www.3gpp.org/DynaReport/38-series.htm
- 3GPP TS 38.104 变更记录:https://portal.3gpp.org/ChangeRequests.aspx?specnumber=38.104
- ETSI 免费下载(等同 3GPP 规范):https://www.etsi.org/standards-search
六、关键参数速查表
表 1:基站等级与核心参数对照
| 参数 | Wide Area BS | Medium Range BS | Local Area BS |
|---|---|---|---|
| 部署场景 | 宏蜂窝 | 微蜂窝 | 皮蜂窝 |
| 最小距离 (1-O/2-O) | ≥ 35 m | ≥ 5 m | ≥ 2 m |
| MCL (1-C/1-H) | 70 dB | 53 dB | 45 dB |
| 最大输出功率 (1-C) | 无上限 | ≤ 38 dBm | ≤ 24 dBm |
| 频率误差 | ±0.05 ppm | ±0.1 ppm | ±0.1 ppm |
| FR1 REFSENS (10MHz) | -101.7 dBm | -96.7 dBm | -93.7 dBm |
| ACLR (NR邻信道) | ≥ 45 dB | ≥ 45 dB | ≥ 45 dB |
| TAE (MIMO) | ≤ 65 ns | ≤ 65 ns | ≤ 65 ns |
| 发射关断功率 | ≤ -85 dBm/MHz | ≤ -85 dBm/MHz | ≤ -83 dBm/MHz |
表 2:EVM 要求全表 (PDSCH, 所有调制方式)
| 调制方式 | 最大 EVM (%) | 对应 SNR (dB) | 适用场景 | 设计挑战 |
|---|---|---|---|---|
| QPSK | 17.5 | ~15 | 小区边缘、控制信道 | PA 线性度要求最低 |
| 16QAM | 12.5 | ~18 | eMBB 中速率 | DPD 基本配置 |
| 64QAM | 8.0 | ~22 | eMBB 高速率 | DPD + 良好相位噪声 |
| 256QAM | 3.5 | ~29 | eMBB 峰值速率 | DPD+CFR+低相噪LO |
| π/2-BPSK | 17.5 | ~15 | DFT-s-OFDM (UL) | 低PAPR场景 |
| 1024QAM* | 2.5 | ~33 | R17/R18 极高阶 | 超低失真PA+先进DPD |
*注:1024QAM 为 R17/R18 引入,R16 版本最高为 256QAM。
表 3:FR1 灵敏度要求速查 (Wide Area BS, 30 kHz SCS)
| 信道带宽 | NRB | PREFSENS (dBm) | 备注 |
|---|---|---|---|
| 5 MHz | 11 | -104.7 | 窄带低噪 |
| 10 MHz | 24 | -101.7 | 基础参考 |
| 15 MHz | 38 | -99.7 | 典型部署 |
| 20 MHz | 51 | -98.7 | 主流带宽 |
| 25 MHz | 65 | -97.5 | 部分频段 |
| 30 MHz | 78 | -96.7 | 中带宽 |
| 40 MHz | 106 | -95.7 | 宽带宽 |
| 50 MHz | 133 | -94.7 | n41/n78 常用 |
| 60 MHz | 162 | -93.7 | 部分部署 |
| 80 MHz | 217 | -92.5 | C-Band |
| 100 MHz | 273 | -91.7 | C-Band 全带宽 |
注:灵敏度值会因频段、双工方式和具体 FRC 配置而略有差异,上表为典型参考值。
表 4:FR2 关键参数速查
| 参数 | n257 (28 GHz) | n258 (26 GHz) | n260 (39 GHz) | n262 (47 GHz) |
|---|---|---|---|---|
| 频率范围 | 26.5-29.5 GHz | 24.25-27.5 GHz | 37.0-40.0 GHz | 47.2-48.2 GHz |
| 信道带宽 | 50/100/200/400 | 50/100/200/400 | 50/100/200/400 | 50/100/200 |
| SCS | 60/120 kHz | 60/120 kHz | 60/120 kHz | 60/120 kHz |
| BS Type | 2-O | 2-O | 2-O | 2-O |
| 测试接口 | OTA only | OTA only | OTA only | OTA only |
| ACLR (NR邻信道) | ≥ 28 dB | ≥ 28 dB | ≥ 28 dB | ≥ 28 dB |
| OTA EVM 偏移 | +9 dB | +9 dB | +9 dB | +9 dB |
| 波束对应 | 要求 | 要求 | 要求 | 要求 |
表 5:接收机阻塞要求速查 (Wide Area BS, FR1)
| 阻塞类型 | 干扰信号 | 干扰功率 | 频偏范围 | 有用信号功率 |
|---|---|---|---|---|
| 带内阻塞 | NR 调制 | -43 dBm | ±7.5-25 MHz | REFSENS + 3 dB |
| 带内共址 | NR 调制 | +16 dBm | ±10-25 MHz | REFSENS + 3 dB |
| 带外阻塞 | CW | -15 dBm (1-12750 MHz) | 超出工作频带 | REFSENS + 3 dB |
| 远距阻塞 | CW | +15 dBm (部分频段) | 1-12750 MHz | REFSENS + 3 dB |
| 窄带互调 | CW+CW | -48 dBm each | f1, f2 在带外 | REFSENS + 3 dB |
| 宽带互调 | NR+NR | -39 dBm each | f1, f2 在带外 | REFSENS + 3 dB |
附录:测试实践要点
A. 传导测试 (TS 38.141-1) 关键要点
- 测试模式:使用 Test Model ™ 或 Fixed Reference Channel (FRC),确保信号功率和调制方式符合规范定义
- EVM 测试:需使用频域均衡和 CP 窗口优化,测试接收机需支持 TS 38.104 Annex 定义的均衡算法
- ACLR 测试:注意测量带宽和检波方式的正确设置(RMS 检波,1 MHz 测量带宽)
- SEM 测试:需分段测量,不同频偏使用不同的 RBW 和 VBW 设置
- 阻塞测试:需严格控制系统噪声,干扰信号发生器的相位噪声可能影响测试结果
B. OTA 测试 (TS 38.141-2) 关键要点
- 暗室要求:FR2 测试需要全电波暗室,反射电平需满足自由空间条件
- 波束锁定:测试前需锁定波束方向和极化,确保测量可重复
- TRP 测量:需进行球面扫描,采样点密度影响测量精度
- EIS 测量:对系统噪声系数要求极高,链路预算需精确计算
- 波束对应测试:需测量多个波束方向对的收发特性,验证空间一致性
C. 设计实现建议
- PA 线性化:256QAM EVM 3.5% 要求 PA 具有优异的线性度,建议采用 DPD + CFR 联合优化方案,DPD 模型需覆盖频率、温度和功率的完整工作范围
- 时钟设计:±0.05 ppm 的频率误差要求时钟源具有高稳定度和低相位噪声,建议使用 GPS 驯服 OCXO 或 IEEE 1588v2 同步方案
- 接收机设计:FR2 接收机需重点关注 LNA 噪声系数和线性度的平衡,阻塞要求对前端滤波器的选择性提出挑战
- 散热设计:大规模 MIMO AAU 的功耗密度极高,热设计直接影响 PA 效率和 EVM 性能
- 校准方案:多通道幅度和相位一致性校准是 TAE 和波束精度的基础,建议采用内置校准网络 + 工厂校准的组合方案
免责声明:本报告基于 3GPP TS 38.104 V16.x 及相关公开技术资料编写,力求技术准确性和完整性。具体设计参数和测试要求请以 3GPP 官方发布的规范原文为准。本文仅供技术学习和参考使用。
最后更新:2026 年 8 月