频点的计算方法

频点的计算依赖于通信系统的制式(如LTE、5G NR)及频段划分,核心公式基于频段参数与信道号(或频点号)的映射关系:

1. LTE频点计算

公式推导 


  下行频点频率 F_{DL} = F_{DL\_low} + 0.1 \times (N_{DL} - N_{Offs-DL})
  上行频点频率F_{UL} = F_{UL\_low} + 0.1 \times (N_{UL} - N_{Offs-UL})


  其中,F_{DL\_low}F_{UL\_low} 为频段下限频率,N_{Offs-DL}N_{Offs-UL}为频段起始频点号,N_{DL}N_{DL}为实际频点号。  
 

示例:

LTE Band 3(1.8GHz频段)中,若频点号 N_{DL}=1850,则下行频率为

1805 + 0.1 \times (1850-1200) = 1870 \, \text{MHz}

2. 5G NR频点计算


全局栅格法


  频点号NREF = 起始频点号 + (中心频率 - 起始频率)/ΔFGlobal


  其中,ΔFGlobal根据频段不同取值(如0~3GHz时ΔF=5kHz,3~24.25GHz时ΔF=15kHz,24.25GHz以上ΔF=60kHz)。  
 

示例:

中心频率4800MHz对应的频点号 N_{\text{REF}} = 600000 + \frac{4800-3000}{0.015} = 720000

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国内5G运营商频段分配
中国移动


主用频段:  
  - n41(TDD):2515-2675MHz(2.6GHz),覆盖广,用于城区及热点区域。  
  - n79(TDD):4800-5000MHz(4.9GHz),高容量场景补充。  
- 部署策略:以n41为主构建基础网络,n79用于特定高密度区域。

中国联通 & 中国电信


共享频段:  
  - n78(TDD):3400-3600MHz(3.5GHz),主流中频段,兼顾覆盖与容量。  
  - 补充频段:  
  - n1(FDD):2100MHz(上行1920-1980MHz,下行2110-2170MHz),用于增强覆盖和边缘区域。  
  - n5(FDD):850MHz,适用于农村及广域覆盖。

技术特性对比


| 频段   | 类型 | 覆盖能力 | 容量能力 | 典型应用场景       |
|--------|------|----------|----------|--------------------|
| n41/n78| TDD  | 中等     | 高       | 城区、密集区域     |
| n79    | TDD  | 低       | 极高     | 体育场馆、会展中心 |
| n1/n5  | FDD  | 高       | 中等     | 农村、广域覆盖     |

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总结


频点的计算需结合具体通信制式及频段参数,核心公式体现频点号与物理频率的线性映射关系。国内5G频段分配上,运营商通过高频段(如3.5GHz)提升容量,低频段(如700MHz、850MHz)增强覆盖,兼顾不同场景需求。实际部署中,还需考虑信道间隔、干扰协调及动态频谱共享技术。

4G(LTE)和5G(NR)的频点计算方式不同,主要是由于技术演进、频谱资源扩展以及设计目标差异导致的。以下是具体原因和对比分析:

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### **一、技术需求驱动差异**
1. **4G的设计目标**  
   - 主要服务于移动宽带(eMBB),优化中低频段(0.7–3.5 GHz)的频谱效率。  
   - **固定子载波间隔**:15 kHz(常规)或7.5 kHz(特殊场景),计算方式相对简单。  
   - **信道带宽固定**:如20 MHz、10 MHz,频点映射基于固定栅格(100 kHz间隔)。

2. **5G的设计目标**  
   - 支持多样化场景(eMBB、URLLC、mMTC),覆盖Sub-6 GHz(FR1)和毫米波(FR2,24–100 GHz)。  
   - **灵活子载波间隔**:15/30/60/120/240 kHz,适应不同频段和业务需求(如低时延需要更宽子载波)。  
   - **超大带宽支持**:5G单信道带宽可达400 MHz(毫米波),需更灵活的频点定义方式。

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### **二、频点计算的核心差异**
#### **1. 频点栅格(Frequency Raster)的定义**
- **4G(LTE)**:  
  采用**固定信道栅格(100 kHz间隔)**,频点号(EARFCN)直接对应物理频率,公式为:  

F_{\text{DL}} = F_{​{DL\_low}} + 0.1 \times (N_{​{DL}} - N_{​{Offs-DL}}) \quad (单位:MHZ)

  **示例**:频点号1850对应1870 MHz(LTE Band 3)。

- **5G(NR)**:  
  引入**全局统一栅格(Global Frequency Raster)**,支持跨频段无缝扩展:  
  \[
  N_{\text{REF}} = N_{\text{起始}} + \frac{F_{\text{中心}} - F_{\text{起始}}}{\Delta F_{\text{Global}}}
  \]  
  其中,\Delta F_{\text{Global}}根据频段动态调整(5 kHz/15 kHz/60 kHz)。  
  **示例**:4.8 GHz频点号计算为 N_{\text{REF}} = 720000,栅格间隔15 kHz。

#### **2. 频点覆盖范围扩展**
- **4G**:频段范围较窄(最高3.5 GHz),频点号范围有限(EARFCN范围:0–262143)。  
- **5G**:  
  - 支持Sub-6 GHz(FR1)和毫米波(FR2),频点号范围大幅扩展(NR-ARFCN范围:0–2016666)。  
  - 统一栅格设计使得高频段(如28 GHz)和低频段(如700 MHz)的频点计算方式一致。

#### **3. 频点与子载波间隔解耦**
- **4G**:频点直接绑定子载波间隔(15 kHz),灵活性差。  
- **5G**:频点号独立于子载波间隔(SCS),同一频点可配置不同SCS(例如30 kHz用于高速移动场景,60 kHz用于低时延)。

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### **三、设计动机**
1. **应对高频段挑战**  
   毫米波频段(如28 GHz)带宽极大(数百MHz),传统固定栅格无法高效利用频谱,需更精细的栅格划分(如60 kHz间隔)。

2. **支持多样化业务**  
   URLLC(低时延)需要更宽子载波间隔(如60 kHz),而mMTC(海量连接)需要更窄间隔(如15 kHz)。统一栅格设计允许动态调整。

3. **简化多频段管理**  
   5G需兼容Sub-6 GHz和毫米波,统一频点计算方式可减少设备复杂度(如基带芯片设计)。

4. **未来扩展性**  
   全局栅格支持未来更高频段(如太赫兹),无需重新定义频点规则。

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### **四、实际影响**
- **网络部署**:5G基站可根据场景动态选择子载波间隔,而频点号保持稳定。  
- **终端兼容性**:5G手机需支持多种栅格间隔,但频点映射对用户透明。  
- **频谱共享**:5G NR与LTE动态频谱共享(DSS)时,统一栅格简化了资源分配。

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### **总结**
4G和5G频点计算方式的差异本质上是**技术代际演进的结果**:  
- 4G基于固定场景设计,计算方式简单但扩展性受限;  
- 5G通过全局统一栅格和灵活参数配置,实现了对高频段、多业务、超大带宽的兼容,为未来6G的频谱扩展奠定了基础。这种差异反映了移动通信从“单一优化”向“全场景适应”的跨越。

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