LTE-FDD和LTE-TDD的最大技术差异是什么？

LTE是什么?

LTE (Long Term Evolution)是应用于手机及数据卡终端的高速无线通讯标准。2010年12月6日国际电信联盟把LTE正式称为4G。

LTE系统有两种制式：LTE-FDD和TDD-LTE，即频分双工LTE系统和时分双工LTE系统，二者技术的主要区别在于空中接口的物理层上（像帧结构、时分设计、同步等）。相对于FDD双工方式，TDD有着较高的频谱利用率。

LTE系统演进无线接入技术 ― E-UTRA 可以提供一个框架，以提升数据速率和整体系统容量，降低时延并改善频谱效率和信元边缘性能。

LTE关键技术

OFDM技术：OFDM (正交频分复用，Orthogonal Frequency Division Multiple)是一种多载波正交调制技术，将高速串行数据流转换成低速并行数据流，每路数据流经调制后在不同的子载波上分别传输，各子载波频谱重叠但相互正交。 (正交频分复用，Orthogonal Frequency Division Multiple是一种多载波正交调制技术，将高速串行数据流转换成低速并行数据流，每路数据流经调制后在不同的子载波上分别传输，各子载波频谱重叠但相互正交。正交频分复用，Orthogonal Frequency Division Multiple)是一种多载波正交调制技术，将高速串行数据流转换成低速并行数据流，每路数据流经调制后在不同的子载波上分别传输，各子载波频谱重叠但相互正交。，Orthogonal Frequency Division Multiple)是一种多载波正交调制技术，将高速串行数据流转换成低速并行数据流，每路数据流经调制后在不同的子载波上分别传输，各子载波频谱重叠但相互正交。OFDM(正交频分复用，Orthogonal Frequency Division Multiple)是一种多载波正交调制技术，将高速串行数据流转换成低速并行数据流，每路数据流经调制后在不同的子载波上分别传输，各子载波频谱重叠但相互正交。

MIMO技术：MIMO多天线（Multiple Input Multiple Output）是收发段都采用多个天线进行传输的方式，可以提高通信质量和数据速率。

链路自适应技术：由于移动通信的无线传输信道是一个多径衰落、随机时变的信道，使得通信过程存在不确定性。链路自适应技术能够根据信道状态信息确定当前信道的容量，根据容量确定合适的编码调制方式，以便最大限度地发送信息，提高系统资源的利用率 。

链路自适应调制和编码 - 链路自适应是 HSDPA 高速下行链路包接入改进数据吞吐率的一项重要方法。所使用的技术、AMC 和改变下行链路编码调制方案都决定于每一用户的信道条件。传输信号的功率在子帧间隔期间保持恒定，改变调制和编码格式以适配当前接收的信号质量或接收器的信道条件。在这种情况下，接近 BTS 的用户通常被分配具有较高码率的较高阶调制（例如 16 QAM 有 0.89 的有效码率），但调制阶和码率将随着与 BTS 距离的增加而减小。

网络架构扁平化：TD-LTE去掉了BSC/RNC这个网络层，根本性地改善了业务时延。网络架构扁平化带来的好处是：

（1）节点数量减小，用户面时延大大缩短
（2）简化了控制平面从睡眠状态到激活状态的过程，减少了状态迁移的时间
（3）降低系统复杂性，减少了接口类型，系统内部相应的交互操作也随之减少。

LTE测试

LTE 的成功部署取决于系统各元素的兼容性和有效的互通。一致性测试可以确保这些元素满足 3GPP 规范中定义的最低性能水平。LTE一致性测试覆盖基站、用户设备和无线资源管理性能。这些也是当今开发 LTE 网络和用户设备的厂商的一大关注点。

复杂而灵活的 LTE空中接口支持调制格式、频段、资源分配和移动性的诸多选项。因此，可以测试的射频配置排列数量巨大。在选择用于 LTE一致性测试的射频配置时，3GPP 确定的参数组合代表了最困难的操作条件，因此，如果产品通过了测试，我们就可以认为该设备在许多其他挑战性更低的场景中能有效运行。

尽管一致性测试清单看起来很长，但仍然需要其他类型的测试。例如，由于一致性测试仅提供合格/不合格结果，没有显示产品对于特定限制的近似程度，因此有必要对性能裕量进行进一步调查。LTE一致性测试的设计主旨是确保网络的底层传输机制可以承载最终用户业务，因此，更高级别的应用仍然需要加以测试。运营商验收测试是这个过程中的另一步，它包含更多以用户为中心的测试。因此，一致性测试代表了迈向 LTE部署的一个重要步骤，但它们既不是测试过程的开始，也不是测试过程的结束。

LTE主要特性

LTE-Advanced特性

1. 载波聚合 Carrier Aggregation

载波聚合是通过聚合 20 MHz 连续和非连续分量载波来创建更宽的带宽，以实现高达 100 MHz 的频谱。

2. 单载波频分多址（SC-FDMA）技术

3. 中继技术 Relaying

The relay method is the use of a repeater, which receives, amplifi es, and then retransmits the downlink and uplink signals to overcome areas of poor coverage.

FDD模式和TDD模式TDD和FDD的区别与特点

TDD是一种通信系统的双工方式，在移动通信系统中用于分离接收和传送信道。移动通信目前正向第三代发展，中国于1997年6月提交了第三代移动通信标准草案（TD-SCDMA），其TDD模式及智能天线新技术等特色受到高度评价并成三个主要候选标准之一。在第一代和第二代移动通信系统中FDD模式一统天下，TDD模式没有引起重视。但由于新业务的需要和新技术的发展，以及TDD模式的许多优势，TDD模式将日益受到重视。

一、4G的TDD和FDD是什么意思？

TDD（Time Division Duplexing）时分双工技术，在移动通信技术使用的双工技术之一，与FDD相对应，是在帧周期的下行线路操作中及时区分无线信道以及继续上行线路操作的一种技术。

FDD 频分双工(Frequency Division Duplexing)是移动通信系统中使用的全双工通信技术的一种，与TDD相对应。FDD采用两个独立的信道分别进行向下传送和向上传送信息的技术。为了防止邻近的发射机和接收机之间产生相互干扰，在两个信道之间存在一个保护频。

TDD：时分双工(Time Division Duplexing)，收发共用一个射频频点，上、下行链路使用不同的时隙来进行通信

FDD：频分双工(Frequency Division Duplexing)，收发使用不同的射频频点来进行通信

TDD和FDD通信原理

TDD和FDD已经是比较成熟的技术了，这些拓扑广泛用于高级无线通信系统，例如WLAN，WiMAX（固定/移动），LTE等。

如图所示，在TDD系统中，收发系统在不同的时刻都使用了相同的频段，即Fc频段。而在FDD系统中，收发系统在同一时刻使用不同的频带Fc1和Fc2进行信号传输。

TDD和FDD通信原理

我们知道，在蜂窝/无线通信系统中，从基站到用户站的传输称为下行链路，而从用户站到基站的传输称为上行链路。

在TDD系统中，上行链路和下行链路的信号传输时间尺上按序排列，即上行链路在“ t1”时隙发送，而下行链路在“ t2”时隙发送，两个发送时隙直接有保护时间间隔。上行链路和下行链路传输都是在相同的RF载波频率（Fc）上进行。

在FDD系统中，上行链路和下行链路的信号在同一时隙（'t1'）上进行传输，但是上行链路和下行链路被调制到两个不同的频率Fc1和Fc2上。

FDD是一种出现较早的技术，比较适合于类似语言这样的对称流量的应用，而TDD适合于诸如Internet或其他以数据为中心的突发性，非对称流量的应用。

（1）在TDD中，发送器和接收器的工作频段相同，但分间工作。因此，TDD系统可共用滤波器，混频器，频率源和合成器，从而降低了隔离发射和接收天线之间的复杂性和成本。FDD系统使用一个双工器和/或两个需要空间分隔的天线，不能重复使用资源，导致FDD系统的硬件成本更高。

（2）TDD比FDD更有效地利用频谱。在服务提供商没有足够带宽的应用环境，发射和接收通道之间没有足够的保护带宽，FDD则不能满足应用需求。

（3）TDD比FDD更加灵活，可以满足动态地重新配置分配的上行和下行带宽以响应客户需求的需求。

（4）TDD允许通过适当的频率规划来减轻干扰。与FDD相比，TDD仅需要一个无干扰信道，而FDD则需要两个无干扰信道。

但是与FDD系统相比，TDD系统需要处理系统间精确的时间同步，从而导致MAC层相对复杂度更高。

TDD和FDD的区别

1. 双工方式

TDD：时分双工（Time Division Duplexing），收发共用一个射频频点，上、下行链路使用不同的时隙来进行通信。

FDD：频分双工（Frequency Division Duplexing），收发使用不同的射频频点来进行通信。

2. 速率

理论上讲，在相同的带宽条件下，比如FDD分配10M+10M，TDD分配20M，TDD的速率会低于FDD，这主要原因是TDD的帧结构中有个叫做特殊子帧的帧，这些帧会被浪费一部分（比如其中的保护时隙）并不传送任何数据，而FDD的帧不存在这种完全浪费掉的情况。

3. 区域覆盖

TD-LTE适合热点区域覆盖，FDD适合广域覆盖。 早年高通的一份报告显示，在相同频率相同功率的条件下，FDD比TDD能提供更好的覆盖，TDD覆盖比FDD小80%（DL/UL=2:1）/小40%（DL/UL=1:1）。这主要原因是TDD上行链路存在发射功率的时间（一个10ms帧中）要比FDD时间短。

4. 移动台移动速度

FDD是连续控制的系统，TDD是时间分隔控制的系统。在高速移动时，多普勒效应会导致快衰落，速度越高，衰落变换频率越高，衰落深度越深。 在目前芯片处理速度和算法的基础上，当数据率为144kb/s时，TDD的最大移动速度可达250km/h，与FDD系统相比，还有一定差距。一般TDD移动台的移动速度只能达到FDD移动台的一半甚至更低。

FDD frame type 1

In FDD mode, uplink and downlink frames are both 10ms long and are separated either in frequency or in time.

For full-duplex FDD, uplink and downlink frames are separated by frequency and are transmitted continuously and synchronously.

For half-duplex FDD, the only difference is that a UE cannot receive while transmitting.

The base station can specify a time offset (in PDCCH) to be applied to the uplink frame relative to the downlink frame.

TDD frame type 2

In TDD mode, the uplink and downlink subframes are transmitted on the same frequency and are multiplexed in the time domain. The locations of the uplink, downlink, and special subframes are determined by the uplink-downlink configuration. There are seven possible configurations given in the standard. The following is an illustration of a TDD frame with uplink-downlink configuration set to 2 and special subframe configuration set to 6.

FDD帧结构

FDD下行帧结构

FDD下行物理映射

FDD上行物理映射

TDD帧结构

DL、UL 和特殊子帧

TDD 5 ms 开关周期映射

總之，TDD和FDD都是移动通信4G的网络制式，但是原理不同，各有优点。

FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送，用保护频段来分离接收和发送信道。FDD必须采用成对的频率，依靠频率来区分上下行链路，其单方向的资源在时间上是连续的。FDD在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大降低。　

FDD-LTE是最早提出来的LTE系统模式，其发展目前也是最为成熟的一种，在世界各国推广的LTE系统模式中也最为普遍，备受广大的网络基础设备厂商和终端生产商的支持，高通就是FDD-LTE主要支持者和芯片供应商之一，值得一提的是几乎现在所有存在商业化LTE网络的国家，都在使用LTE-FDD系统。　　

TDD方式的移动通信系统中,接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。　

另外，业界采用的LTE-Advanced，相比之前的LTE，LTE-A可以补充下行链路，采用了载波聚合、上/下行多天线增强、多点协作传输、中继、异构网干扰协调增强等关键技术，能大大提高无线通信系统的峰值数据速率、峰值谱效率、小区平均谱效率以及小区边界用户性能，同时也能提高整个网络的组网效率，这使得LTE和LTE-A系统成为未来几年内无线通信发展的主流。目前载波技术已经进入试运行。所以相对于FDD双工方式，TDD有着较高的频谱利用率。

Uplink

Uplink user transmissions consist of uplink user data (PUSCH), random-access requests (PRACH), user control channels (PUCCH), and sounding reference signals (SRS).

FDD and TDD uplink transmissions have the same physical channels and signals. The only difference is that TDD frames include a special subframe, part of which can be used for SRS and PRACH uplink transmissions.

The following illustration shows part of an LTE uplink frame and contains an allocation for each type of uplink channel. The illustration is applicable to both TDD and FDD.

User 1 has a PUSCH allocation of [RB 20, slots 4-5], and User 2 has a PUCCH allocation of [subframe 2, PUCCH index 0]. User 3 has been given an SRS allocation of subcarrier 94 to 135 in subframe 2, and User 4 is transmitting in a PRACH allocation.

A user cannot transmit both PUCCH and PUSCH data in the same slot.

LTE FDD and LTE TDD TestsLTE Clause 6 Tests

These tests are used to determine the performance of the transmitter and typically require the use of only one signal. The interferer signal is applied to the transmitter port.The tests are used do to determine a range of attributes such as power adjustment capability in the presence of an interferer, and the ability to inhibit undesired signals due to intermodulation. The tests are supported on only the N5172B EXG or the N5182B MXG signal generators.

The test case 6.2.6 Home BS output power for adjacent UTRA channel protection is different in that it uses a W-CDMA signal rather than an LTE signal as the interferer. Because it uses a W-CDMA signal, it requires having licenses for the N7600B Signal Studio for W-CDMA / HSPA+ as shown in the requirements.

The test case 6.2.8 Home BS output power for co-channel E-UTRA channel protection has the option to use one or two interferers. When using two interferers, there is the potential to set a wide offset between the two signals that it exceeds the instrument's capability. Because of this potential, it is recommended that a separate signal generator be used for each interferer.

LTE Clause 7 Tests

Most of these tests provide the flexibility to combine waveforms into a single waveform file so minimal instruments are required. For example, use only a single signal generator as a standalone instrument, or use only one of the BBGs in the PXB with the PXB connected to one signal generator. The exception to this flexibility is the 7.6 Blocking (Co-Located) test. This test always requires the use of a separate signal generator or PXB BBG with an additional signal generator for each signal. The other 7.6 blocking tests may also require separate signal generators for each signal if the combined signals exceed the instruments bandwidth limitations. If this condition arises with the other 7.6 tests, the software provides a message.

In addition with using the PXB, MIMO and fading are also considerations that can be added to the signals.

LTE Clause 8 TestsSignal Combining and Instrument Use

A separate signal generator is required for each test signal, because the test signals cannot be combined into a single waveform file. But how these signal generators are controlled for the signals is dependent upon the Fading Simulator selection, PXB or External Fader.

With the PXB, the PXB controls the signal generators based on input from the software. The PXB generates the signals, then using the PXB configuration set in the PXB Setting window, outputs the signals to the signal generators for upconverting. Because the PXB controls the signal generators, the Signal Generator fields in the test setting window are grayed out.

With the external fader, the user must select a different signal generator for each signal. Each signal generator must be configured and show as connected in the Hardware Connections and Settings node. The software then controls, and downloads the signal and settings to each of the signal generators.

Test Cases

For the test case 8.2.3 HARQ-ACK Multiplexed on PUSCH with the wanted signal FRC selection of A3-1, this signal can take minutes to generate. This is due to the longer waveform length required to provide enough randomness in the payload data. The computer's CPU speed also influences this time. In order to mitigate the generation time on subsequent Executes, the software, for the initial generation, creates a local waveform file that has a unique name .Upon a subsequent Execute, provided that there were no setting changes that includes the Common Settings, the software downloads the existing waveform file. This saves time because the software does not have to regenerate the file for download. For the software to use this feature, the target instrument must have the required Basic/Advanced waveform playback licenses for the Signal Studio software and the Override Settings unchecked (disabled). Test Case Manager's feature of using the Signal Studio real-time license in place of the playback licenses cannot be used.

Upon a subsequent Execute, if any of the settings were changed since the initial waveform generation, the software creates a new waveform file with another unique name.

The unique waveform file name is comprised of settings that includes whether it is FDD or TDD. The following table shows an example of a unique name and parses that name to show how it is created.

To see whether a particular unique waveform file exists, use the Open Waveform Folder… function.

The following flowchart illustrates this unique named file creation process and reuse.

OFDM技术和原理

蜂窝通信技术

1G即第一代移动通信系统，那是一个属于大哥大的时代，仅支持语音呼叫。模拟通信，抗干扰能力差。

2G是第二代手机通信技术规格，以数字语音传输技术为核心。支持文本传输。2G是数字通信，因此在抗干扰能力上大大增强。

3G是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术，它的服务能够同时传送声音及数据信息,速率一般是1-6Mbps。

从2.5G到3.5G主要提升的时数据通信从kbps到Mbps。

LTE 在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率; 改善小区边缘用户的性能;提高小区容量;降低系统延迟，高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。

与此同时IEEE的无线连接技术也在不断的发展。802.11ac和ad也达到了１Gbps。

CDMA(Code division multiplexing access) 码分多址技术

码分多址(CDMA，Code division multiplexing access) 每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。在CDMA系统中，发送端用互不相干、相互正交(准正交)的地址去调制所要发送的信号，接收端则利用码型的正交性通过地址从混合的信号中选出相应信号。

频分多址：业务信道在不同频段分配给不同用户 时分多址：业务信道在不同时间分配给不同用户 码分多址：所有用户在在同一时间、同一频段、根据不同的编码获得业务信道

CDMA的基本概念（根据香农定理）

CDMA技术原理

CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。

接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现数据传输。

WCDMA扩频带宽5MHz，CDMA2000：1.25MHz

CDMA的发展和演变

通常的数字调制都是在单个载波上进行，如PSK、QAM等。这种单载波的调制方法易发生码间干扰而增加误码率，而且在多径传播的环境中因受瑞利衰落的影响而会造成突发误码。（由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径，延时时间不同，而各个方向分量波的叠加，又产生了驻波场强，从而形成信号快衰落）。

•LTE provides QPSK, 16QAM, 64 QAM as downlink modulation schemes •Cyclic prefix is used as guard interval, different configurations possible.    1. Normal cyclic prefix with 5.2 us (first symbol)/4.7 us (other symbols)    2. Extended cyclic prefix with 16.7 us •15 kHz subcarrier spacing •Scalable bandwidthOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiple)正交频分多路复用技术

正交频分多路复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM) 是宽带数字通信的常用调制方案。它使用许多间隔很近的正交子载波信号并行传输数据，其中每个子载波信号都采用各自的调制方案。 OFDM 提供频谱效率、抗多径干扰性和零载波间干扰等优势。很多最新的无线和电信标准都采用了这种策略，例如数字广播、xDSL、无线网络 和 5G 新空口 （NR) 蜂窝技术。

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a digital multi-carrier modulation scheme that extends the concept of single subcarrier modulation by using multiple subcarriers within the same single channel. Rather than transmit a high-rate stream of data with a single subcarrier, OFDM makes use of a large number of closely spaced orthogonal subcarriers that are transmitted in parallel. Each subcarrier is modulated with a conventional digital modulation scheme (such as QPSK, 16QAM, etc.) at low symbol rate. However, the combination of many subcarriers enables data rates similar to conventional single-carrier modulation schemes within equivalent bandwidths.

OFDM is based on the well-known technique of Frequency Division Multiplexing (FDM). In FDM different streams of information are mapped onto separate parallel frequency channels. Each FDM channel is separated from the others by a frequency guard band to reduce interference between adjacent channels.

正交频分多路复用 (OFDM) 把数据分割到所有载波上，并通过 10s、100s、1,000s 近载波来传输信息。由此，符码时间将会缩减同等比例。载波间隔是符码率的倒数，因而各个载波之间不会彼此干扰 (例如，载波呈现正交)。OFDM 信号中的其它分量可用于缓和信号信道估测和接收机同步，同时添加循环冗余以消除先前符码引起的干扰。凭借上述优势，OFDM 成为大多数现代无线和有线通信系统的理想调制技术，例如地面广播、WiFi、UWB、LTE、WiMAXTM 等。然而，OFDM 信号存在一些缺点。信号处理需要更高的复杂性和精度(相对于相位噪声)以及高峰均功率比 (PAPR)，这些因素会使信号对发射机的非线性度非常敏感。

OFDM原理

下图简单描述了OFDM 原理，与奈奎斯特制式类似。

参考：R. Schmogrow M. Winter，M. Meyer, D. Hillerkuss，S. Wolf, B. Baeuerle，A. Ludwig，B. Nebendahl，S. Ben-Ezra，J. Meyer，M. Dreschmann，M. Huebner，J. Becker，C. Koos，W. Freude 和 J. Leuthold ：《超过 100 Gb/s 的实时奈奎斯特脉冲生成及其与 OFDM 的关系》，Optics Express，第 20 (1) 期，第 317 – 337 页，2012 年 1 月

在OFDM 中，频率子频谱是sinc 形状。为了提高频谱效率，子频谱会重叠，但由于它们存在正交性（以π/2 的倍数位移），因此它们彼此间不会形成干扰。在时域中，符号是在固定的时间窗口中具有等距载频fn 的正弦曲线的总和。在本例中，单个信道的4 个频率上有4 个子载波。在进行反向快速傅立叶变换(IFFT) 之后，橘色迹线相移了π。

OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiple ）正交频分多路复用技术的最大优点是对抗频率选择性衰落：将总的信号带宽划分为N个互不重叠的子载波，高速串行数据转换为若干低速并行，每个低速数据流对应一个子载波进行调制，组成一个多载波的同时调制的并行传输系统。这样，N个子通道进行正交频分多重调制，就可克服上述单载波串行数据系统的缺陷。

LTE弃用CDMA改用OFDM

1.OFDM频谱效率更高，较容易结合MIMO

2.CDMA专利过分的集中在高通手里

3.OFDM技术出现早于CDMA，受限于硬件，集成电路和DSP器件迅猛发展，使得OFDM系统中大量数字信号处理过程不再困难

4.WiFi的成功让工业界接受了OFDM技术

相等带宽相同的调制方式下——码片速率提高——多径效应——码间串扰——OFDM解决（子载波，串行变并行）

OFDM：正交频分多路复用技术

OFDMA: 正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)

OFDM的缺点

OFDM 有两个明显缺点: 一个是插入循环前缀降低了频谱效率，另一个是存在极大的带外发射。相比之下，滤波器组多载波 (FBMC） 的优势在于能够高效利用所分配的频谱，以及能够为频谱感知应用生成或占用频谱 "空洞"。

我们可以使用 SystemVue 及其 5G 基带探测程序库可以证明这一点。下图显示了 OFDM (橙色轨迹)和 FBMC (蓝色、绿色和黑色) 频谱的仿真结果。FBMC 频谱有从 2 (蓝色) 到 4 (黑色) 不同的重叠系数，与 OFDM (橙色) 相比，FBMC 在带外频谱功率方面有所改善。

与 OFDM 相比，FBMC 的重叠更多，因此带外功率得到改善

时域和频域中的OFDM

sin(t)是个单一的正弦波，代表着单一的频率，所以其频谱自然是一个冲激。不过实际传输的并不是真正的sin(t)，而只是限定在[0,2π]之内的一小段。无限长度的信号被限制在一小截时间之内，其频谱也不再是一个冲激了。

对限制在[0,2π]内的sin(t)信号，相当于无限长的sin(t)信号乘以一个[0,2π]上的门信号（矩形脉冲），其频谱为两者频谱的卷积。sin(t)的频谱为冲激，门信号的频谱为sinc信号（即sin(x)/x）。冲激信号卷积sinc信号，相当于对sinc信号的搬移。所以分析到这里，可以得出图一的时域波形其对应的频谱如左图：

在 LTE 中，子载波间隔为 15kHz。 在时域中，一个OFDM符号=66.7us

sin(2t)的频谱分析基本相同。需要注意的是，由于正交区间为[0,2π]，因此sin(2t)在相同的时间内发送了两个完整波形。相同的门函数保证了两个函数的频谱形状相同，只是频谱被搬移的位置变了。

基带信号在传输前，一般会通过脉冲成型滤波器的结果。比如使用"升余弦滚降滤波器"后。这样可以有效的限制带宽外部的信号，在保证本路信号没有码间串扰的情况下，既能最大限度的利用带宽，又能减少子载波间的各路信号的相互干扰。

奈奎斯特第一准则请自行google，这里说说其推论：码元速率为1/T(即每个码元的传输时长为T)，进行无码间串扰传输时，所需的最小带宽称为奈奎斯特带宽。

对于理想低通信道，奈奎斯特带宽W = 1/(2T) 　　对于理想带通信道，奈奎斯特带宽W = 1/T

左边图中，可以看出信号的实际带宽B是要大于奈奎斯特带宽W的，这就是理想和现实的距离。

那么现在要说明下频带利用率的问题。频带利用率是码元速率1/T和带宽B(或者W)的比值。

理想情况下，低通信道频带利用率为2Baud/Hz；带通信道频带利用率在传输实数信号时为1Baud/Hz，传送复数信号时为2Baud/Hz（负频率和正频率都独立携带信号）。由于讨论低通信道时往往考虑的是实数信号，而讨论带通信道时通常考虑的是复数信号，因此可以简单认为：理想情况下，信道的频带利用率为2Baud/Hz。

实际情况下，因为实际带宽B要大于奈奎斯特带宽W，所以实际FDM系统的频带利用率会低于理想情况。

而OFDM的子载波间隔最低能达到奈奎斯特带宽，也就是说（在不考虑最旁边的两个子载波情况下），OFDM达到了理想信道的频带利用率。

接收端要对接收到的信号做正交检波，由于不同的正弦波倍谐波是正交的，所以不同频率倍数的正弦波积分后为0。

最终的无线信号就是各路子载波叠加，而每一路子载波就是一个QAM调制好的信号，但是挨个积分实现起来实在太复杂和高成本了，而ofdm最终的信号数学表示刚好可以用IFFT的数学计算过程来实现，他们形式上是一样的。在IFFT实现OFDM中，发送端添加了IFFT模块、接收端添加了FFT模块。

IFFT模块的功能相当于说：别麻烦发送N个子载波信号了，我直接算出你们在空中会叠加成啥样子吧；FFT模块的功能相当于说：别用老式的积分方法来去除其余的正交子载波了，我帮你一次把N个携带信号全算出来吧。就是这样，IFFT实现OFDM的系统用“数学的方法”，在发送端计算信好叠加波形，在接收端去除正交子载波，从而大大简化了系统的复杂度。

FDD 和 TDD 模式：为了支持尽可能多的频带分配，分别使用频分双工（FDD）和时分双工（TDD）技术支持成对和不成对频谱操作。成对频谱操作称为 FDD-LTE，不成对频谱操作称为 TDD-LTE。

频谱效率：LTE 的下行链路和上行链路带宽可由 1.4 MHz 升级至 20 MHz，实现 15 kHz 和 7.5 kHz 的子载波间隔。载波聚合（Carrier Aggregation, CA）是将2个或更多的载波单元（Component Carrier, CC）聚合在一起以支持更大的传输带宽（最大为100MHz）

MIMO：MIMO是一种复杂的天线分集技术，用大量的天线来服务数量相对少的用户，来使频谱效率得到质的飞跃。发射机同时发送多路射频信号，接收机再从这些信号中将数据恢复出来。目前，LTE 可在 20 MHz 的频谱上实现 100 Mbps 的下载速率和 50 Mbps 的上传速率。使用多天线配置可为更高速率（下行链路高达 326.4 Mbps）提供支持。LTE 支持高达 4×4 MIMO 的单用户MIMO（SU-MIMO）和多用户MIMO（MU-MIMO）天线配置。这应该能够使得每个信元的用户数比 3GPP 原始 WCDMA 技术的用户数多 10 倍。

OFDM技术、MIMO 和波束赋形构成了移动通信技术的基础

通过开发由多个发射和接收天线获得的空间分集，可以提升 MIMO容量，进而在同一个频带内传输多个信号。通过相位阵列天线把信号直接输入到接收机，可以提升波束赋形容量，从而使位于不同方位角的其他用户能够重复使用同一个频率。