LTE频谱与射频特性解析

### LTE频谱与射频特性解析 #### 1. 终端偏移频率定义 对于终端，采用了基于“对称”保护带的不同定义。对于边缘载波（低频和高频），偏移频率（Foffset）为传输带宽配置的一半加上对称保护带（BWGB），公式如下： \[F_{offset} = 0.18 \text{ MHz} \times \frac{N_{RB}}{2} + BW_{GB} \quad (\text{终端上行})\] 其中，0.18 MHz 是一个资源块的带宽，BWGB 与最大分量载波的信道带宽成正比。在边缘载波具有相同信道带宽的载波聚合（CA）带宽类别中，原则上终端和基站的 Foffset 相同，聚合信道带宽（BWChannel_CA）也相同。虽然这种定义可能导致终端和基站的聚合信道带宽略有不同，但这并非问题，因为终端和基站的要求是分别定义的，不一定要覆盖相同的频率范围，不过两者的聚合信道带宽都必须在运营商的许可频段内。 #### 2. 非连续频谱操作 在 LTE 部署中，由于各种原因，一些频谱分配是碎片化的。例如，可能是回收的 2G 频谱，原始许可频谱在运营商之间“交错”，这在最初的 GSM 部署中很常见，因为最初使用的合路器滤波器在频谱分配扩展时不易调谐。此外，一些地区的运营商通过拍卖购买频谱许可，最终在同一频段获得多个不相邻的分配。 非连续频谱部署有以下影响： - 如果要使用单个基站操作一个频段内的全部频谱，基站必须具备在非连续频谱中操作的能力。 - 如果要使用比每个频谱片段可用带宽更大的传输带宽，终端和基站都必须具备该频段内的带内非连续载波聚合能力。 需要注意的是，基站在非连续频谱中操作的能力与载波聚合本身并无直接关联。从射频角度看，基站需要在被分割成两个（或更多）独立子块的射频带宽上接收和传输载波，子块之间存在间隙。该间隙内的频谱可由其他运营商部署，因此基站在子块间隙的射频要求将基于非协调操作的共存原则。 对于终端，非连续操作与载波聚合紧密相关，因为只有在载波聚合时，才会在下行链路进行多载波接收或在上行链路进行传输。这意味着终端的非连续操作定义与基站不同。对于终端，当两个载波之间的间距大于式（22.1）定义的标称信道间距时，就认为发生了带内非连续载波聚合。与基站相比，处理同时接收和/或传输的非连续载波时，终端还有额外的影响和限制。例如，在单个分量载波中，如果资源块分配不连续，则允许有最大功率降低（MPR）；对于非连续聚合载波，当聚合载波之间的子块间隙最大为 35 MHz 时，也定义了允许的 MPR，MPR 取决于分配的资源块数量。 #### 3. 多标准无线电基站 传统上，不同 3GPP 无线接入技术（RAT），如 GSM/EDGE、UTRA 和 E-UTRA（LTE）的射频规范是分别开发的。然而，移动无线电的快速发展以及在现有部署基础上部署新技术的需求，促使在同一站点实现不同 RAT，并且通常共享天线和其他安装部件。自然的下一步是在多个 RAT 之间共享基站设备，这就需要多 RAT 基站。 技术的发展也推动了向多 RAT 基站的演进。虽然多个 RAT 传统上共享站点安装的部分，如天线、馈线、回程或电源，但数字基带和射频技术的进步使得更紧密的集成成为可能。一个由两个独立的基带和射频实现以及天线前的无源合路器/分路器组成的基站，理论上可以被视为多 RAT 基站，但 3GPP 给出了更严格、更具前瞻性的定义。 在多标准无线电（MSR）基站中，接收器和发射器能够在共同的有源射频组件中同时处理不同 RAT 的多个载波。这种更严格定义的原因是，多 RAT 基站的真正潜力和实现复杂性挑战来自于拥有共同的射频。以一个既能支持 GSM/EDGE 又能支持 LTE 的基站为例，GSM/EDGE 和 LTE 的大部分基带功能可能在基站中是分开的，但可能在同一硬件中实现，而射频必须在同一有源组件中实现。 MSR 基站实现有两个主要优点： - 可以使用相同的基站硬件在不同 RAT 之间进行迁移，例如从 GSM/EDGE 迁移到 LTE。以图 22.5 为例，迁移分三个阶段进行。第一阶段，基站仅用于 GSM/EDGE 操作；第二阶段，运营商将部分频谱迁移到 LTE，此时同一 MSR 基站将运行一个 LTE 载波，但仍在可用频段的一半中支持传统的 GSM/EDGE 用户；第三阶段，当 GSM/EDGE 用户从该频段迁移后，运营商可以将 MSR 基站配置为仅支持 LTE 操作，信道带宽翻倍。 - 设计为 MSR 基站的单个基站可以部署在各种环境中，既可以用于支持的每个 RAT 的单 RAT 操作，也可以根据部署场景的需要用于多 RAT 操作。这也符合市场上最近的技术趋势，即基站设计更少、更通用。减少基站的种类对基站供应商和运营商都有利，因为可以为各种场景开发和实施单一解决方案。 单 RAT 的 3GPP 无线接入标准无法支持使用共享通用基站射频硬件的多接入技术迁移场景，因此需要一套单独的多标准无线电设备要求。由于多个 RAT 共享一个通用射频，载波不再独立接收和传输，因此必须使用通用的射频规范来指定 MSR 基站。从 3GPP 版本 9 开始，有一套针对 MSR 基站的核心射频要求 [41] 和测试要求 [42] 的规范，支持 GSM/EDGE、UTRA、E-UTRA 及其所有组合。为了支持所有可能的 RAT 组合，MS