LTE系统是3GPP在UTMS系统的演进,因此也称为E-UMTS,其无线接入子系统称为E-UTRA。3GPP的R10及以上版本标记为LTE-Advanced,被ITU建议为IMT- Advanced的无线接口技术(RIT)之一。由于UTRA系统有TDD模式和FDD模式之分,自然其演进版本E-UTRA也有TDD和FDD两种双工模式。所以LTE系统的工作频段,要同时考虑到两种模式的使用。
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一、工作频段的规划
1、3GPP的规定
根据3 GPP标准规范TS 36.101(UE的发射与接收)TS 36.104(BS无线电发射和接收)中的规定(R10),E-UTRA设计用于在下表1-1中定义的操作带中操作。表中的工作频段编号从1编至44,其中,#1~#25号分配给FDD模式使用,#26~#32号暂空,#33~#43号共11个操作频带分配给了TDD模式使用,共占用759MHz带宽。
表1-1:3GPP定义的LTE系统(E-UTRA)操作频带
2、ITU-R的规划
对于国际移动通信(IMT)系统的频谱规划,是在ITU-R建议书M.1036中给出的具体安排。ITU-R在1994年3月根据WRC-92会议的决议,首次发布了ITU-R建议书M.1036-0《在1885~2025MHz和2110~2200MHz实施IMT-2000的频率安排考虑》。但直到2012年3月发布的第4个版本时,ITU-R开始注意为IMT家族的频谱来安排,已经不再是专门针对IMT-2000系统(3G)了,其中同时考虑了IMT-Advanced系统(4G)。此时,其建议书的名称也变为M.1036-4《“无线电规则”中为IMT确定的频段内实现国际移动通信(IMT)地面部分的频谱安排》。此后在2019年10月发布的第6个版本(M.1036-6),又开始包括了IMT-2020系统(5G)。
在2015年ITU-R有对M.1036-4进行了一次修订。因此,在M.1036-5中,ITU-R对IMT系统的频谱规划,共安排了如表1-2所示的6个频段。表中同时给出了频段编号、频段范围及《无线电规则》的注释编号。同时要求各国主管部门也同样可以在《无线电规则》所确定频段以外的频段部署IMT系统,亦或在《无线电规则》所确定频段的一些或其中部分频段中部署IMT系统。每个频段的详细安排(包括频段内频率安排和TDD/FDD模式的安排等),可参见M.1036-5建议书。
表1-2:ITU-R建议书 M.1036-5为IMT系统规划的频段情况
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3、我国的规划与使用
在我国,其4G系统的工作频谱规划与使用安排是遵循上述国际标准化组织的相关要求的。
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二、TD-LTE系统工作频率的相关参数
关于TD-LTE系统工作频率的相关参数,我国依据3GPP相关规范,编制了相关的通信行业标准,只是结合我国通信网络的具体情况而已,因此其相关参数基本上是相同的。下面依据我国的相关标准介绍下TD-LTE系统工作频率的相关参数。
1、信道带宽(BW channel)
TD-LTE 系统的工作带宽以及每种带宽下可以发射的无限资源块(RB) 总数见表2-1。其中,1.4MHz 和 3MHz 带宽主要是考虑 GSM 或者 CDMA 系统频段演进需求而制定的,对于TDD 频段,一般情况下没有关于这两种带宽的需求。我国标准中使用了表中后三种信道带宽,其中15MHz为可选项。
表2-1:E-UTRA TDD 系统的工作带宽及发射带宽内的 RB 配置
下图2-1给出了信道带宽BW channel和发射带宽配置(NRB)之间的关系示意图。信道也称射频载波,载波宽度等于信道带宽BW channel,一个射频载波的中心频率用Fc表示。信道带宽边缘定义为信道的最高、最低频率,即Fc±BWchannel/2。
图2-1:一个E-UTRA载波的信道带宽(BW channel)和发射带宽配置(NRB)的定义
2信道间距:
信道间距是指射频载波中心频率之间的频率间隔,它依赖于LTE的实际部署场景、频段的大小、信道带宽等因素。标准上规定两个LTE载波之间的标称信道间距如下式所示,其中,BWchannel(1)和BWchannel(2)分别是两个相邻LTE载波的信道带宽。信道间距可以在一些特殊部署场景下根据实际情况进行调整以达到优化系统性能的目的。
标称信道间距=(BWchannel(1) - BWchannel(2))/ 2
3、信道栅格:
信道栅格是指用于调整LTE载波频率位置的最小单位。TD-LTE规范规定信道栅格为100kHz,因此,TD-LTE载波频率必须是100kHz的整数倍。
4、载波频率与绝对无线频率信道号(EARFCN):
通信过程中,载波频率是通过EARFCN(E-UTRA Absolute Radio Frequency Channel Number)指配的。EARFCN的编号范围为0~65535,其中0~35999预留给LTE FDD使用,36000~65535分配给TDD使用。载波频率(F)和EARFCN之间的关系定义如下式,其中,F low是某频段的最低频率;N offs是某频段EARFCN的最小值。TD-LTE 各频段EARFCN、Flow 以及N offs的取值详见下表2-4-1。
F = F low + 0.1×(EARFCN - N offs) (MHz)
表2-4-1:TD-LTE 各频段EARFCN、Flow 以及N offs的取值
那么,下行载波频率(单位:MHz)和EARFCN之间由下公式来定义,DL为下行链路,N DL是下行E-UTRA绝对无线频率信道号EARFCN:
F DL = F low-DL + 0.1×(N DL - N offs-DL) (MHz)
上行载波频率(单位:MHz)和EARFCN之间由下公式来定义,UL为上行链路,N UL是上行E-UTRA绝对无线频率信道号EARFCN:
F UL = F low-UL + 0.1×(N UL - N offs-UL) (MHz)
下表2-4-2所示了E-UTRA上行/下行E-UTRA绝对无线频率信道号EARFCN。
表2-4-2:上行/下行E-UTRA绝对无线频率信道号EARFCN
三、TD-LTE系统的射频特性
TD-LTE系统的无线子系统设备,包括基站(BS)和用户终端(UE),其设备的的射频特性要求,在3GPP相应规范和我国相应的通信行业标准中作出了具体的要求。
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