LTE物理传输资源（2）-频带、信道带宽和频点号EARFCN

1.频带（Band）

所谓频带，指代的是一个频率的范围或者频谱的宽度，即无线解码器的最低工作频率至最高工作频率之间的范围，单位是Hz。为了方便起见，在LTE中，使用数字1-43来表示不同的频带（36101-V10.21.0版本协议），从而指代不同的频率范围。

协议36101规定了目前LTE所有的频带、该频带的频率范围和LTE制式，如下图所示。需要注意的是，频带1-32的上下行频率范围是不重叠的，即上行和下行在不同的频点中传输数据，这种频带也称为“成对频带”（Paired Frequency Band），预留给FDD使用。频带33-43的上下行频率范围一致，这种频带也称为“非成对频带”（Unpaired Frequency Band），预留给TDD使用。

（图1）

目前中国移动、联通、电信三家运营商使用的频带范围如下表所示。

（图2）

其中TDD的分配情况为：

（图3）

FDD的分配情况为：

（图4）

从上述运营商的频谱使用表格中可以看到，用作TDD制式的集中在39-41这些高频带中，这种分配既有优点也有缺点。优点是目前其他的无线制式并不在高频带使用，因此干扰较少，同时因高频的频谱资源丰富，也能拿到较多的频谱带宽；缺点就是衰减快。目前我国已经分配的频谱资源情况如下表所示（该表来源于知乎的Fega）。

（图5）

2.信道带宽（Channel Bandwidth）

信道带宽限定了允许通过该信道的上下限频率，也即限定了一个频率通带。在一个频带Band中，可以灵活分配若干个不同的信道带宽。LTE系统支持信道带宽灵活可变，有6种可以配置，分别是1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz，20MHz。较低的带宽1.4MHz和3MHz，可以方便CDMA2000使用的频谱迁移到LTE，同时帮助促进GSM和TD-SCDMA向LTE的迁移。规定多种带宽的目的是为了适应不同频率的使用场景，比如有些时候可用的频带不足10MHz，那么就可以将LTE系统配置成5MHz使用。

不是所有的信道带宽都可以用作传输数据的资源，在信道带宽的两边会预留部分用于保护带宽，如下图示意。以20MHz带宽为例，一个RB占用12个子载波，每个子载波占15K，那么20MHz的带宽，如果全部用作传输数据的RB的话，可以有110个。但实际进行频谱发射的时候，不可能是一个理论上的矩形窗口，在信道带宽的两个边缘，不可避免的会出现斜边（发射信号功率滚降）。除了1.4MHz带宽之外的所有信道带宽，用于传输资源的RB块占用了90%的信道带宽，因而对于实际的20MHz带宽，可以用来传输数据的RB资源是100个。

每种带宽用于数据传输的资源RB个数如下所示：

3GPP也规定了不同频带中可以使用的带宽类型，如下表所示。对于目前中移动、联通、电信使用的TDD频带39、40、41来说，支持的带宽是5MHz、10MHz、15MHz和20MHz。

3.载波频点号（EARFCN）

为了唯一标识某个LTE系统所在的频率范围，仅用频带和信道带宽这两个参数是无法限定的，比如中移动的频带40占了50M频率范围，而LTE最大的信道带宽是20M，那么在这个50M范围里是没有办法限定这个20M具体在什么位置，这个时候就要引入新的参数：载波中心频率Fc（简称载波频率）。

通过上图可以看出，通过频带Band、信道带宽Bandwidth和载波频率Fc这三个值，就可以唯一确定LTE系统的具体频率范围了。由于载波频率Fc是一个浮点值，与整形类型相比，不好用于空口的传输，因此在协议制定的时候，使用载波频点号来表示对应的载波频率Fc。

载波频点号，又叫EARFCN，全称是E-UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number，绝对无线频率信道号，使用16bit表示，范围是0-65535。因为要用EARFCN来指代载波频率Fc，因此这两个参数之间必须一一对应，可以互相转换。载波频率Fc和EARFCN之间的关系式如下所示，其中Fdl和Ful分别表示下行和上行具体的中心载波频率，Ndl和Nul则分别表示下行和上行的绝对频点号。

举例说明怎么计算：比如当前LTE系统使用的是频带40，载波频点是2320MHz，那么查表可以得到Fdl_low=2300MHz，Noffs_dl=38650，Ful_low=2300MHz，Noffs_ul=38650。那么代入公式（注意代入时MHz不要转成Hz），可以得到上下行的载波频点号均是38850。

4.非正式的频带说法

有时候我们在看资料文档的时候，会发现存在“频带是850M”、"DCS1800频带"这类说法，这种说法是业内的俗称，并不是一种正式的叫法，它们所指代的频率范围不要与图1中的频带范围相联系。比如“850M频带”一般指代的就是Band5，但从图1中可以看到，Band5的频率范围并不包含850MHz在内。LTE协议规定的频带与通俗叫法的对应关系如下图所示。

参考文献：

（1）3GPP TS 36.101 V10.21.0 (2015-12) User Equipment (UE) radio transmission and reception

（2）《4G LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》

（3）https://www.rtr.at/de/tk/FRQ_spectrum/LTE_Bands_Overview