Spectrum Emission Mask (SEM) 란?

Spectrum Emission Mask (SEM)에 대해 알아보기 전에 아래 포스팅 먼저 읽어보시길 추천드립니다.

- Output RF spectrum emission (ORFS) 란? : https://ttistoryy.tistory.com/34

 

1. Spectrum Emission Mask (SEM) 란?

 Tx하는 Channel Bandwidth의 인접한 주파수 대역에 의도치 않은, 그리고 원치도 않는 높은 파워가 있다고 가정해 봅시다.

이는 인접 채널을 사용하는 다른 단말과 기지국에 영향을 끼칠 수 있고,

나아가 Tx하는 Channel Bandwidth에도 영향을 끼칠 수 있습니다.

그래서 Channel Bandwidth의 인접한 주파수에 대해 특정 파워를 넘으면 안 된다는 스펙이 바로

Spectrum Emission Mask (이하 SEM) 입니다.

그럼 인접한 주파수(=△f_OOB)의 크기는 어떻게 정의될까요?

Bandwidth별로 달라지게 되는데요, △f_OOB의 크기는 BWchannel+5MHz이며,

BWchannel이 5MHz보다 낮은 LTE의 1.4MHz, 3.0MHz Bandwidth만 별도의 △f_OOB 값을 가집니다.

 

즉, Channel Bandwidth 양 끝 엣지로부터 △f_OOB까지의 스펙이 지정된 것이 SEM입니다.

(△f_OOB 구간에 대해 지정된 스펙으로 SEM 이외에도 ACLR이 있으나 ACLR은 추후 포스팅 하겠습니다.)

[그림1] Outpur RF Spectrum에서 Out-of-band domain과 Spurious domain

출처 : https://ttistoryy.tistory.com

 

2. 3GPP 스펙

 LTE와 NR의 3GPP에 기재되어 있는 스펙에 대해 알아보겠습니다.

 

 1) LTE

   - LTE는 TC 6.6.2.1에 스펙이 명시되어 있습니다.

   - 캐리어 주파수가 3.0GHz 이하일땐 1.5dB, 3.0GHz 초과일 땐 1.8dB의 Test Tolerance(TT)를 가집니다.

   - △f_OOB가 0~1MHz인 구간에서만 Resolution bandwidth(RBW)가 30kHz이고

     그 외 구간에선 Resolution bandwidth가 1MHz입니다.

  - △f_OOB 0~1MHz 구간만 RBW를 낮게 지정한 이유가 Channel Bandwidth에 가장 인접한 영역이기 때문에

    세밀하게 측정하기 위함이지 않을까 싶습니다.

[표1] General E-UTRA spectrum emission mask

 

 2) NR

 - NR는 TC 6.5.2.2에 스펙이 명시되어 있습니다.  

 - NR SEM의 경우 LTE SEM 대비 △f_OOB 0~1MHz 구간에서

     스펙과 Resolution Bandwidth가 다르고 나머진 동일합니다.

   - [표2]에서 △f_OOB ±BWchannel-(BWchannel+5)로 기입된 것은 ±BWchannel~(BWchannel+5)입니다.

     예를 들어 BW가 30MHz라면 ±5-Bandwidthchannel은 ±(5~30MHz)이고,

    ±BWchannel-(BWchannel+5)는 ±(30MHz~35MHz)를 의미합니다.

    (3GPP 문서는 글도 기호도 가독성이 참 안 좋습니다..)

[표2] General NR spectrum emission mask

출처 : ETSI TS 138 521-1 V17.5.0

 

3. 그래프로 보는 SEM

 표로만 봐선 직관적으로 이해하기 쉽지 않은데요, LTE BAND1을 예시로 SEM 그래프를 보겠습니다.

 

Case1) LTE BAND1 / Mid channel (18300ch/1950MHz) / 10MHz Bandwidth / Full RB / Max Power

 - Channel Bandwidth가 10MHz인 경우 △f_OOB는 총 4가지 구간 (0~1MHz, 1~5MHz, 5~10MHz, 10~15MHz)

   로 나눠집니다.

 - △f_OOB가 1MHz 지점에선 RBW가 30KHz에서 1MHz로 바뀌다 보니 [그림2] 그래프상으론 불연속적인 것처럼 보입니다.

 - [표1]의 Note1에 따라 RBS가 30KHz인 △f_OOB 0~1MHz의 실제 측정 구간은 △f_OOB 0.015~0.985MHz입니다.

 - [표1]의 Note2에선 RBS가 1MHz인 경우 측정 구간 양끝을 0.5MHz만큼 자르고 측정하라 이야기합니다.

   따라서 실제 측정하는 △f_OOB 구간은 아래와 같습니다.

  △f_OOB 1~5MHz → 1.5~4.5MHz

  △f_OOB 5~10MHz → 5.5~9.5MHz

  △f_OOB 10~15MHz → 10.5~14.5MHz

[그림2] BW 10MHz / Full RB / Max Power일때 Spectrum Emission Mask

출처 : https://ttistoryy.tistory.com/

 

Case2) LTE BAND1 / Mid channel (18300ch/1950MHz) / 10MHz Bandwidth / Low 12 RB / Max Power

 - Case1) 대비 바뀐 것은 Full RB가 Low12 RB로 변경된 것입니다.

 - Low 12RB다 보니 Full RB대비 왼쪽 영역의 SEM 마진이 크게 줄어든 것을 볼 수 있습니다.

[그림3] BW 10MHz / Low 12RB / Max Power일때 Spectrum Emission Mask

출처 : https://ttistoryy.tistory.com/

 

Case3) LTE BAND1 / Mid channel (18300ch/1950MHz) / 10MHz Bandwidth / Low 12 RB / 0dBm

 - Case2) 대비 바뀐 것은 파워가 0dBm으로 줄었다는 것입니다.

 - 여기서 볼 것은 Tx 파워가 바뀐다고 해서 SEM의 스펙 마스크가 바뀌지 않는다는 것입니다.

   즉, SEM 스펙은 dBm으로 고정되어 있죠,

  △f_OOB에서 측정하는 SEM 이외의 또 다른 규격인 ACLR의 경우,

   Carrier 파워 대비 인접 부파수의 파워 비율이다 보니 스펙 단위가 SEM처럼 dBm이 아닌 dBc인 것이죠.

[그림4] BW 10MHz / Low 12RB / 0dBm일때 Spectrum Emission Mask

출처 : https://ttistoryy.tistory.com/

 

Case4) LTE BAND1 / Mid channel (18300ch/1950MHz) / 1.4MHz Bandwidth / Full RB / Max Power

 - Case1) 대비 다른 것은 BW가 1.4MHz인것입니다.

 - [표1]의 Note4에 따라△f_OOB 2~2.5MHz인 구간에 대한 측정 포인트는 △f_OOB가 3MHz인 Spot 1개로 대체됩니다.

[그림5] BW 1.4MHz / Full RB / Max Power일때 Spectrum Emission Mask

출처 : https://ttistoryy.tistory.com/

 

Case5) LTE BAND1 / Mid channel (18300ch/1950MHz) / 5MHz Bandwidth / Full RB / Max Power

 - Case1) 대비 다른 것은 BW가 5MHz인것입니다.

 - △f_OOB 구간 중 5~6MHz에 대해 양 끝 0.5MHz씩 자르면, 결국 △f_OOB가 5.5KMHz Spot 1개로 대체됩니다.

[그림6] BW 5MHz / Full RB / Max Power일때 Spectrum Emission Mask

출처 : https://ttistoryy.tistory.com/

4. 결론

 - Tx하고 있는 Channel의 인접 주파수에 대한 파워 스펙으로 Spectrum Emission Mask (SEM)가 있습니다.

 - △f_OOB 1MHz를 기점으로 Resolution Bandwidth가 달라집니다.