从15kHz 到20MHz:为什么LTE带宽不能被子载波间隔整除?

从 15 kHz 到 20 MHz:为什么 LTE 带宽不能被子载波间隔整除?

1. 引言

在 LTE 系统中,子载波间隔被固定为 15 kHz ,而系统带宽却被设计为 1.4、3、5、10、15、20 MHz 六个档位。乍一看,这些带宽似乎无法被 15 kHz 整除,很多初学者会产生疑问:

为什么 LTE 系统带宽不是子载波间隔的整数倍?

本文将从子载波、资源块、系统带宽与保护带等角度,逐步解析这一设计背后的逻辑。

2. LTE 中的子载波与资源块

  • 子载波(Subcarrier) :LTE 下行采用 OFDM,每个子载波间隔固定为 15 kHz
  • 资源块(Resource Block, RB) :LTE 并不是以单个子载波为分配单位,而是将 12 个子载波 × 15 kHz = 180 kHz 定义为一个 RB。

因此,在频域中,调度和分配都是基于 RB 进行的,而不是单独的子载波。

3. 系统带宽的设计逻辑

LTE 的系统带宽档位(1.4、3、5、10、15、20 MHz)并不是从子载波间隔反推得出的,而是由 3GPP 标准化组织根据以下考虑确定的:

  • 适配现有的运营商频谱资源(常见频段通常以 MHz 为单位分配)。
  • 保证与 GSM、WCDMA 等前代系统频谱规划的兼容性。

因此,LTE 带宽优先考虑 整数 MHz 档位,而不是"15 kHz 的整数倍"。

4. 有效带宽 vs 系统带宽

LTE 的"系统带宽"并不等于可用子载波数 × 15 kHz。

系统带宽实际上包含了 有效带宽(RB 组成) + 两侧保护带(Guard Band)

常见带宽配置如下表:

系统带宽 RB 数量 有效带宽 (RB×180 kHz) FFT 点数 采样率 保护带约占
1.4 MHz 6 1.08 MHz 128 1.92 MHz ~0.32 MHz
3 MHz 15 2.7 MHz 256 3.84 MHz ~0.3 MHz
5 MHz 25 4.5 MHz 512 7.68 MHz ~0.5 MHz
10 MHz 50 9.0 MHz 1024 15.36 MHz ~1.0 MHz
15 MHz 75 13.5 MHz 1536 23.04 MHz ~1.5 MHz
20 MHz 100 18.0 MHz 2048 30.72 MHz ~2.0 MHz

说明:

  • 有效带宽由资源块决定,始终比系统带宽小。
  • 差值部分就是保护带,用于隔离相邻系统,减少干扰。

5. 为什么要留保护带

LTE 之所以在系统带宽与有效带宽之间留出保护带,原因包括:

  1. 抗邻道干扰:避免与相邻信道或系统的频谱相互干扰。
  2. 满足射频滤波器特性:滤波器在带宽边缘需要滚降区。
  3. 减少边缘子载波失真:保证中间有效子载波的传输质量。

换句话说,保护带并不承载用户数据,但对系统可靠性至关重要。

6. FFT 点数与采样率的匹配

在实现上,OFDM 调制解调通过 IFFT/FFT 完成,频域分辨率取决于 FFT 点数

  • 采样率 = FFT 点数 × 子载波间隔
  • FFT 点数必须足够大,才能覆盖有效带宽和保护带。

举例:

  • 20 MHz 系统带宽 → 有效带宽 18 MHz → FFT 2048 点 → 采样率 30.72 MHz。
  • 这样,频谱映射可以整齐落在 FFT 网格上,既满足有效子载波承载数据,又能容纳保护带。

7. 总结

  • LTE 系统带宽并不是 15 kHz 的整数倍,这是因为带宽档位由 标准化频谱分配习惯决定。
  • 实际上传输数据的是 有效带宽(RB 组成),比系统带宽小。
  • 系统带宽 = 有效带宽 + 保护带。
  • FFT 点数和采样率则负责在实现层面保证频谱映射的整齐性。

一句话总结:

LTE 的带宽是频谱占用的外部定义,而有效子载波带宽才是系统内部的真实逻辑。

相关推荐
通信小呆呆17 小时前
ISAC 用电磁波感知,能很好地保护用户隐私吗?
人工智能·信息与通信·用户隐私·通信感知一体化
AORO20251 天前
遨游科普:什么是对讲机?没有网络的山区对讲机可以用吗?
网络·5g·安全·信息与通信
歪歪1003 天前
介绍一下HTTP和WebSocket的头部信息
网络·websocket·网络协议·http·网络安全·信息与通信
歪歪1005 天前
Http与WebSocket网络通信协议的对比
网络·websocket·网络协议·计算机网络·http·网络安全·信息与通信
AORO20255 天前
三防手机是什么?有哪些值得购入的三防手机?
网络·5g·安全·智能手机·信息与通信
北京耐用通信5 天前
协议不通,数据何通?耐达讯自动化Modbus TCP与Profibus网关技术破解建筑自动化最大瓶颈
网络·人工智能·网络协议·自动化·信息与通信
AAAAA92406 天前
5G RedCap模组应用领域分析
网络·物联网·5g·信息与通信
北京耐用通信7 天前
一“网”跨协议,万“设”皆可通!耐达讯自动化Modbus TCP转Profibus ,让控制无界,让能源有道。
网络·人工智能·网络协议·自动化·信息与通信
GY68667 天前
比邻智联发布生活物联网家电应用白皮书和Cat.1模组新品
物联网·信息与通信
北京耐用通信7 天前
神秘魔法?耐达讯自动化Modbus TCP 转 Profibus 如何为光伏逆变器编织通信“天网”
网络·人工智能·网络协议·网络安全·自动化·信息与通信