從 15 kHz 到 20 MHz：為什么 LTE 帶寬不能被子載波間隔整除？

1. 引言

在 LTE 系統中，子載波間隔被固定為 15 kHz，而系統帶寬卻被設計為 1.4、3、5、10、15、20 MHz 六個檔位。乍一看，這些帶寬似乎無法被 15 kHz 整除，很多初學者會產生疑問：

為什么 LTE 系統帶寬不是子載波間隔的整數倍？

本文將從子載波、資源塊、系統帶寬與保護帶等角度，逐步解析這一設計背后的邏輯。

2. LTE 中的子載波與資源塊

• 子載波（Subcarrier）：LTE 下行采用 OFDM，每個子載波間隔固定為 15 kHz。
• 資源塊（Resource Block, RB）：LTE 并不是以單個子載波為分配單位，而是將 12 個子載波 × 15 kHz = 180 kHz 定義為一個 RB。

因此，在頻域中，調度和分配都是基于 RB 進行的，而不是單獨的子載波。

3. 系統帶寬的設計邏輯

LTE 的系統帶寬檔位（1.4、3、5、10、15、20 MHz）并不是從子載波間隔反推得出的，而是由 3GPP 標準化組織根據以下考慮確定的：

• 適配現有的運營商頻譜資源（常見頻段通常以 MHz 為單位分配）。
• 保證與 GSM、WCDMA 等前代系統頻譜規劃的兼容性。

因此，LTE 帶寬優先考慮 整數 MHz 檔位，而不是“15 kHz 的整數倍”。

4. 有效帶寬 vs 系統帶寬

LTE 的“系統帶寬”并不等于可用子載波數 × 15 kHz。
系統帶寬實際上包含了 有效帶寬（RB 組成） + 兩側保護帶（Guard Band）。

常見帶寬配置如下表：

系統帶寬	RB 數量	有效帶寬 (RB×180 kHz)	FFT 點數	采樣率	保護帶約占
1.4 MHz	6	1.08 MHz	128	1.92 MHz	~0.32 MHz
3 MHz	15	2.7 MHz	256	3.84 MHz	~0.3 MHz
5 MHz	25	4.5 MHz	512	7.68 MHz	~0.5 MHz
10 MHz	50	9.0 MHz	1024	15.36 MHz	~1.0 MHz
15 MHz	75	13.5 MHz	1536	23.04 MHz	~1.5 MHz
20 MHz	100	18.0 MHz	2048	30.72 MHz	~2.0 MHz

說明：

• 有效帶寬由資源塊決定，始終比系統帶寬小。
• 差值部分就是保護帶，用于隔離相鄰系統，減少干擾。

5. 為什么要留保護帶

LTE 之所以在系統帶寬與有效帶寬之間留出保護帶，原因包括：

1. 抗鄰道干擾：避免與相鄰信道或系統的頻譜相互干擾。
2. 滿足射頻濾波器特性：濾波器在帶寬邊緣需要滾降區。
3. 減少邊緣子載波失真：保證中間有效子載波的傳輸質量。

換句話說，保護帶并不承載用戶數據，但對系統可靠性至關重要。

6. FFT 點數與采樣率的匹配

在實現上，OFDM 調制解調通過 IFFT/FFT 完成，頻域分辨率取決于 FFT 點數。

• 采樣率 = FFT 點數 × 子載波間隔。
• FFT 點數必須足夠大，才能覆蓋有效帶寬和保護帶。

舉例：

• 20 MHz 系統帶寬 → 有效帶寬 18 MHz → FFT 2048 點 → 采樣率 30.72 MHz。
• 這樣，頻譜映射可以整齊落在 FFT 網格上，既滿足有效子載波承載數據，又能容納保護帶。

7. 總結

• LTE 系統帶寬并不是 15 kHz 的整數倍，這是因為帶寬檔位由 標準化頻譜分配習慣決定。
• 實際上傳輸數據的是 有效帶寬（RB 組成），比系統帶寬小。
• 系統帶寬 = 有效帶寬 + 保護帶。
• FFT 點數和采樣率則負責在實現層面保證頻譜映射的整齊性。

一句話總結：

LTE 的帶寬是頻譜占用的外部定義，而有效子載波帶寬才是系統內部的真實邏輯。