星星之火-38：20M的LTE带宽，为什么是1200个子载波？

先给个结论：

在LTE中，单个小区最大的频谱带宽为20M, 每个子载波的间隔为15K，带宽为30K, 一共可以分为1200个子载波。那这个数据是怎么来得呢？

1. 15K子载波间隔的由来:

如果子载波的带宽30K, 那么按照频分复用FDM的规则，频谱利用率最大的方式是：子载波之间是紧紧挨着，没有空隙，那么，子载波的间隔就是30K。

LTE定义的子载波的间隔15K是怎么来的呢？？？

1.1 第一种方式：降低子载波的带宽为15K。

如下所示：

降低子载波带宽是牺牲波特率为前提的，载波带宽降低一倍，最大波特率也会降低一倍，单载波传输的二进制比特也会降低一倍。

LTE采用的是第二种方式。

1.2 第二种方式：重叠子载波的频谱

LTE采用了一种新的技术，称为O-FDM，允许子载波的频谱之间是重叠的，如下图所示：

通过载波间隔的重叠与压缩，

在相同的总带宽，能支持的子载波的数量就增加了1倍，总的数据速率就增加一倍。

在子载波数量不变的情况下，需要的总的带宽减少一倍，保存数据传输速率不变的情况下，所需要的总的频谱带宽就是原先的一半。

类似如下的效果。

至于频率重叠后的子载波之间为什么不产生干扰，或者说如何克服重叠频谱之间的干扰，那是另外的话题，即正交频谱复用O-FDMA技术是如何通过正交的方式解决重叠频谱之间的干扰的。

1.3 30K频谱带宽的本质

30K带宽是实际是主瓣的带宽，而不是所有谐波分量的带宽。

2. 1200个子载波的由来

如果说子载波的宽度是30K, 间隔是15K, 那么20M的带宽，会有20M/15K=1333个子载波，为什么是1200个子载波呢？

如果说子载波的宽度是30K, 间隔是15K, 那么1200个子载波，所需要的带宽为15K * 1200 = 18M, 为什么LTE的最大带宽是20M呢？ 剩余的2M带宽到哪里去了呢？

1200个子载波LTE的设计，所需要的实际带宽是18M, 把剩余的2M，左右各留1MHz作做为小区保护带宽， 频谱利用率为18/20 = 90%.

那么包括带宽取决哪些因素呢？

• 不同基站之间的频率同步的精度，虽然所有的基站都会同步到GPS，实际上还是有偏差的，这就需要通过保护带宽来弥补这种偏差。
• 另一个重要的原因是基站的射频滤波器的限制，20M带宽的带通滤波器，无法做到理想的矩形滤波。如果增大滤波器的带宽，很容易引入噪音。

基于上述原因，LTE的标准选择了在20M带宽时，支持1200个子载波；10M带宽时支持600个子载波；5M带宽时支持300个子载波。频谱利用率为18/20 = 90%。