LTE頻譜

部署一個無線通信系統，首先需要考慮頻譜資源。兩個主要的國際標準化組織3GPP和ITU-T均對LTE頻譜進行了劃分。 國際電信聯盟進行了大量的頻段方面的研究，在2007年為第四代通信系統的部署劃分了候選頻段。相關國際和國家標準化組織也進行了相應干擾共存研究，為第四代通信系統的部署做好了準備。在ITU-R WRC2007大會上，ITU確定了450～470MHz、790～806MHz、2300～2400MHz，共136MHz頻率用於全球的IMT，另外部分國家可以指定698MHz以上的UHF（Ultra High Frequency，特高頻）頻段、3 400～3 600MHz頻段用於IMT。 3GPP是通信業的標準化組織之一，制定LTE/LTE-A相關標準並且向ITU申請將LTE/LTE-A作為IMT/IMT-A的候選標準。運營商在獲得頻率資源後，將在3GPP提出射頻相關的設備標準化需求。3GPP RAN4負責開展對各個頻段的射頻指標的研究，並制定和修改射頻標準化檔案。

3GPP LTE頻譜頻段

目前各個運營商提出的頻段需求如表1所示，其中頻段1至頻段25為LTE FDD頻段，頻段33至頻段43為TD-LTE頻段。

表1寫入3GPP規範的LTE頻段表

E-UTRA 頻段	上行（UL）頻段BS接收、UE傳送	下行（DL）頻段BS傳送、UE接收	雙工 模式
	F～ F	F～ F
1	1920MHz～1980MHz	2110MHz～2170MHz	FDD
2	1850MHz～1910 MHz	1930MHz～1990MHz	FDD
3	1710MHz～1785MHz	1805MHz～1880MHz	FDD
4	1710MHz～1755MHz	2110MHz～2155MHz	FDD
5	824MHz～849MHz	869MHz～894MHz	FDD
6	830MHz～840 MHz	875MHz～885MHz	FDD
7	2500MHz～2570MHz	2620MHz～2690MHz	FDD
8	880MHz～915MHz	925MHz～960MHz	FDD
9	1749.9MHz～1784.9MHz	1844.9MHz～1879.9MHz	FDD
10	1710MHz～1770MHz	2110MHz～2170MHz	FDD
11	1427.9MHz～1447.9MHz	1475.9MHz～1495.9MHz	FDD
12	699MHz～716MHz	729MHz～746MHz	FDD
13	777MHz～787MHz	746MHz～756MHz	FDD
14	788MHz～798MHz	758MHz～768MHz	FDD
15	保留	保留	FDD
16	保留	保留	FDD
17	704MHz～716MHz	734MHz～746MHz	FDD
18	815MHz～830MHz	860MHz～875MHz	FDD
19	830MHz～845MHz	875MHz～890MHz	FDD
20	832MHz～862MHz	791MHz～821MHz	FDD
21	1447.9MHz～1462.9MHz	1495.9MHz～1510.9MHz	FDD
22	3410MHz～3490MHz	3510MHz～3590MHz	FDD
23	2000MHz～2020MHz	2180MHz～2200MHz	FDD
24	1626.5MHz～1660.5MHz	1525MHz～1559MHz	FDD
25	1850MHz～1915MHz	1930MHz～1995MHz	FDD
...
33	1900MHz～1920MHz	1900MHz～1920MHz	TDD
34	2010MHz～2025MHz	2010MHz～2025MHz	TDD
35	1850MHz～1910MHz	1850MHz～1910MHz	TDD
36	1930MHz～1990MHz	1930MHz～1990MHz	TDD
37	1910MHz～1930MHz	1910MHz～1930MHz	TDD
38	2570MHz～2620MHz	2570MHz～2620MHz	TDD
39	1880MHz～1920MHz	1880MHz～1920MHz	TDD
40	2300MHz～2400MHz	2300MHz～2400MHz	TDD
41	2496MHz～2690MHz	2496MHz～2690MHz	TDD
42	3400MHz～3600MHz	3400MHz～3600MHz	TDD
43	3600MHz～3800MHz	3600MHz～3800MHz	TDD
Note 1：Band 6 is not applicable

ITU-T LTE頻譜頻段

450～470MHz

表2所列是ITU-R對450～470MHz頻段的劃分情況，D1～D6、D10方案均為FDD方式，且雙工間隔均為10MHz；D7也為FDD方式，但雙工間隔為12.5MHz；D8為全TDD方案；D9為FDD和TDD混合方案，雙工間隔為15MHz。

表2 ITU-R對450～470MHz頻段的劃分

頻率 分配	對稱頻段				非配對頻段/ MHz
	移動台發射頻段/ MHz	中間頻率間隔/ MHz	基站發射頻/ MHz	雙工間隔/ MHz
D1	450.000～454.800	5.2	460.000～464.800	10	None
D2	451.325～455.725	5.6	461.325～465.725	10	None
D3	452.000～456.475	5.525	462.000～466.475	10	None
D4	452.500～457.475	5.025	462.500～467.475	10	None
D5	453.000～457.500	5.5	463.000～467.500	10	None
D6	455.250～459.975	5.275	465.250～469.975	10	None
D7	450.000～457.500	5.0	462.500～470.000	12.5	None
D8					450～470 TDD
D9	450.000～455.000	10.0	465.000～470.000	15	457.500～462.500 TDD
D10	451.000～458.000	3.0	461.000～468.000	10	None

ITU-R對450～470MHz頻段具體的劃分方案見圖1。

圖1 ITU450～470MHz頻段的劃分情況

698～862MHz

698～862MHz頻段是廣播電視信號的UHF頻段，由於廣播電視信號的數位化發展，該頻段空閒出來。ITU建議將該頻段用於IMT/IMT-A，建議分配方案如表3和圖2所示。

表3 ITU關於698～862MHz頻段建議分配方案

頻率分配	對稱頻段				非配對頻段 /MHz
	移動台發射頻段 /MHz	中間頻率間隔 /MHz	基站發射頻/MHz	雙工間隔 /MHz
A1	824～849	20	869～894	45	None
A2	880～915	10	925～960	45	None
A3	832～862	11	791～821	41	None
A4	698～716 776～793	12 13	728～746 746～763	30 30	716～728
A5	703～748	10	758～803	55	None
A6	None	None	None		698～806

圖2 698～862MHz頻段建議分配方案圖

1710～2200MHz

在1710～2025MHz和2110～2200MHz頻段內，B1、B2和B3是3種基本的頻率方案，被IMT 2000在內的公眾移動蜂窩系統採用。根據B1、B2和B3 3種方案又形成了不同的組合方案，如B4和B5。對於實施了B1方案的國家，可在成對的IMT-2000中用B4來最佳化頻譜的使用。對於實施了B3方案的國家，B1方案可與B2方案相結合，推薦用B5方案來最佳化頻譜的使用。如表4和圖3所示。

表4 ITU關於1710～2200MHz頻段建議分配方案

頻率分配	對稱頻段				非配對頻段/MHz
	移動台發射頻段 /MHz	中間頻率間隔/MHz	基站發射頻 /MHz	雙工間隔/MHz
B1	1920～1980	130	2110～2170	190	1880～1920； 2010～2025
B2	1710～1785	20	1805～1880	95	None
B3	1850～1910	20	1930～1990	80	1910～1930
B4（與B1 and B2相協調）	1710～1785 1920～1980	20 130	1805～1880 2110～2170	95 190	1880～1920； 2010～2025
B5（與B3、B1和B2部分頻段想協調）	1850～1910 1710～1770	20 340	1930～1990 2110～2170	80 400	1910～1930

圖3 關於1710～2200MHz頻段建議分配方案

2300～2400MHz

根據ITU-R M.1036報告，2300～2400MHz規劃方案如表5和圖4所示。該頻段用於非對稱的IMT/IMT-A系統。

表5 ITU-R關於2300～2400規劃方案

頻率 分配	對稱頻段				非配對頻段/MHz
	移動台發射頻段 /MHz	中間頻率間隔 /MHz	基站發射頻 /MHz	雙工間隔/MHz
E1					2300～2400 TDD

圖4 ITU-R 關於2300～2400規劃方案

2500～2690MHz

ITU對2500～2690MHz頻段的劃分方案如表6圖5所示。

表6 ITU-R對2500～2690MHz頻段的劃分

頻率 分配	對稱頻段				非配對頻段/MHz
	移動台發射頻段 /MHz	中間頻率間隔 /MHz	基站發射頻/MHz	雙工間隔/MHz
C1	2500～2570	50	2620～2690	120	TDD
C2	2500～2570	50	2620～2690	120	FDD DL（外部）
C3	靈活的FDD/TDD

圖5 ITU-R對2500～2690MHz頻段的劃分

3400～3600MHz

ITU對3400～3600MHz頻段的分配方案如表7和圖6所示。其中F1為TDD方案，F2為FDD方案。

表7 ITU-R 3400-3600MHz規劃方案

頻率 分配	對稱頻段				非配對頻段/MHz
	移動台發射頻段/MHz	中間頻率間隔/MHz	基站發射頻/MHz	雙工間隔/MHz
F1					3400～3600
F2	3410～3490	20	3510～3590	100	None

圖6 ITU-R 3400～3600MHz規劃方案

LTE概念

LTE（Long Term Evolution，長期演進)，又稱E-UTRA/E-UTRAN，和3GPP2 UMB合稱E3G（Evolved 3G）

LTE是由3GPP（The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作夥伴計畫）組織制定的UMTS（Universal Mobile Telecommunications System，通用移動通信系統）技術標準的長期演進，於2004年12月在3GPP多倫多TSG RAN#26會議上正式立項並啟動。LTE系統引入了OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用）和MIMO（Multi-Input & Multi-Output，多輸入多輸出）等關鍵傳輸技術，顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率（20M頻寬2X2MIMO在64QAM情況下，理論下行最大傳輸速率為201Mbps，除去信令開銷後大概為140Mbps，但根據實際組網以及終端能力限制，一般認為下行峰值速率為100Mbps，上行為50Mbps），並支持多種頻寬分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G頻段和一些新增頻段，因而頻譜分配更加靈活，系統容量和覆蓋也顯著提升。LTE系統網路架構更加扁平化簡單化，減少了網路節點和系統複雜度，從而減小了系統時延，也降低了網路部署和維護成本。LTE系統支持與其他3GPP系統互操作。LTE系統有兩種制式：FDD-LTE和TDD-LTE，即頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統，二者技術的主要區別在於空中接口的物理層上（像幀結構、時分設計、同步等）。FDD-LTE系統空口上下行傳輸採用一對對稱的頻段接收和傳送數據，而TDD-LTE系統上下行則使用相同的頻段在不同的時隙上傳輸，相對於FDD雙工方式，TDD有著較高的頻譜利用率。

LTE/EPC的網路架構如圖7所示。

圖7 非漫遊架構—S-GW與P-GW分設

LTE系統結構

LTE採用由eNB構成的單層結構，這種結構有利於簡化網路和減小延遲，實現低時延、低複雜度和低成本的要求。與3G接入網相比，LTE減少了RNC節點。名義上LTE是對3G的演進，但事實上它對3GPP的整個體系架構作了革命性的改變，逐步趨近於典型的IP寬頻網路結構。

LTE的架構也叫E-UTRAN架構，如圖8所示。E-UTRAN主要由eNB構成。同UTRAN網路相比，eNB不僅具有Node B的功能，還能完成RNC的大部分功能，包括物理層、MAC層、RRC、調度、接入控制、承載控制、接入移動性管理和Inter-cell RRM 等。eNodeB和eNodeB之間採用X2接口方式直接互連，eNB通過S1接口連線到EPC。具體地講，eNB通過S1-MME連線到MME，通過S1-U連線到S-GW。S1接口支持MME/S-GW和eNB之間的多對多連線，即一個eNB可以和多個MME/S-GW連線，多個eNB也可以同時連線到同一個MME/S-GW。

圖8 LTE整體結構