4G LTE 為什麼有不同的頻率？

01-03

是不是不同的頻率就變成了TD-LTE、LTE-FDD之類的。然後不同的頻率帶寬是有什麼明顯的區別嗎？劃分不同的頻率的目的是為了什麼？
還有大家能通俗的告訴俺頻率高低的區別嗎？是傳遞數據的多少的區別嗎？

謝邀

用什麼制式和頻率無關。

劃分不同頻率給不同的運營商，這樣運營商之間就不會有干擾。

不同的頻率給不同的制式，應該是有考慮國際漫遊的因素。

頻率越低，可用帶寬一般就窄，但是覆蓋半徑更大。

也就是覆蓋同樣區域用更少的設備，所以所有運營商都想要低的頻率

TDD和FDD的區別在於雙工方式，和頻率無關。需要說明的是FDD需要一對頻率分別提供上下行，TDD則是一個頻帶不同時間來提供上下行，所以對於頻譜緊張的運營商有特別意義。

至於頻帶寬度，沒有特別要求。例如FDD可以用20M做上行，20M做下行。TDD則一個20M包含上下行。同時用FDD 5M+5M也是可以的。TDD 20M，10M，5M都可以，但是一個頻帶肯定整體一起用效率最高。TDD一般沒有必要用窄頻帶，反而是FDD由於上下行太耗資源，經常用窄帶。頻率多還可以用多頻點，那就是降低干擾的範疇了。

我來通俗的告訴你一下，頻率和制式沒關係，但頻率是稀缺資源不是想用哪個頻段就用哪個頻段的國家對於無線電頻段的劃分是非常嚴格的，比如現在移動的TD-LTE，只能用F、D、E三個頻段，就如同前面諸位說的，頻率越高覆蓋效果越差，電平越低，所以E只能用於室內覆蓋，F有可能受到小靈通，TD-S，還有DSC的干擾；最純潔的D頻段也有廣電、射電天文台的干擾，所以，想找到一個適合的頻率真的不是容易的事啊！

不請自來，通信原理上關於頻率的解釋， @呂洞賓已經解釋的很清楚，我猜測部分人沒有看懂，用通俗語言提煉一下。。。

1.頻率是移動通信的有限資源，LTE一共只有幾十個頻點，幾個運用商分著用，運營商手裡頻點越多，能同時容納的用戶就越多。現在現網通常LTE通常是1-3個頻點在用。

2.TDD和FDD的區別不是頻點，是雙工方式。手機用FDD傳輸需要對稱的2個頻點，一個頻點手機接收，一個頻點手機發射；TDD用一個就夠了，因為TDD協議把單位時間分成幾部分，某些時段手機接收，某些時段手機發射。

3.對於頻率的高低，頻點越低，覆蓋穿透能力越強。所以運營商都喜歡要編號小的頻點。

4G速度為什麼那麼快？這主要歸功於LTE制式帶寬、調製技術和多天線技術，那麼這三方面是怎樣提高LTE數據傳輸速率的呢？

帶寬與速率的關係

我們通常用「帶寬」來表示信道的數據傳輸速率，「帶寬」與「速率」幾乎成了同義詞，這是因為兩者之間存在緊密的關係。

通信學裡有兩大定理描述了它們之間的關係：奈奎斯特(Nyquist)準則與香農(Shanon)定理。

奈奎斯特準則指出：如果間隔為π/ω(ω=2πf),通過理想通信信道傳輸窄脈衝信號，則前後碼元之間不產生相互竄擾。因此，對於二進位數據信號的最大數據傳輸速率Rmax與通信信道帶寬B（B=f,單位Hz)的關係可以寫為：

Rmax＝2.f(bps)

對於二進位數據若信道帶寬B=f=3000Hz，則最大數據傳輸速率為6000bps。

奈奎斯特定理描述了有限帶寬、無雜訊信道的最大數據傳輸速率與信道帶寬的關係。香農定理則描述了有限帶寬、有隨機熱雜訊信道的最大傳輸速率與信道帶寬、信噪比之間的關係。

香農定理指出：在有隨機熱雜訊的信道上傳輸數據信號時，數據傳輸速率Rmax與信道帶寬B、信噪比S/N的關係為：

Rmax＝B.log2(1+S/N)

式中，Rmax單位為bps,帶寬B單位為Hz，信噪比S/N通常以dB（分貝）數表示。若S/N=30(dB),那麼信噪比根據公式：

S/N(dB)=10.lg(S/N)

可得，S/N＝1000。若帶寬B=3000Hz，則Rmax≈30kbps。

正是因為信號帶寬與速率之前的關係，所以人們通常將這個兩個詞視為同義詞。有了這層關係，我們回過頭來理解lte速度也不難了！

比如，GSM的單載波帶寬為200k，3G時代速度最快的WCDMA的單載波帶寬是5MHz，而LTE則是最高20MHz，以後應用了載波聚合技術，還可提升到100MHz！

這就好比，2G是一條羊腸小道，3G是一條國道，4G是一條高速。

調製技術

用過收音機的人都知道，無線電台有兩類：調幅（AM）和調頻（FM）。這兩個名詞是指兩種調製的方法。我們都知道，聲音的頻率是在20赫茲到20千赫茲之間。（赫茲就是信號每秒振蕩的次數。）電台並不是直接把代表聲音的電信號（稱為基頻）發射出去，而是把聲音信號「載入」到更高頻率的電波上再發射。這個高頻電波在被「載入」以前叫做載波，被載入以後叫做載頻信號。載入的過程就叫做調製。信號通過調製，不但利於信號的傳送，而且使得頻譜資源得到充分利用。

在數字通信中，我們要傳送的是離散的數字信號。數字信號可以看成是一個序列，其中每個單元（也稱比特，bit）可取值為0或1。為了調製，我們把一定比特的數字放在一起成為一個符號。例如，如果一個符號有2個比特，那麼它可能取的值就有4個（2的平方）。如果有4個比特，那麼它的可能值就有16個（2的4次方）。組成為符號的數字信號可以用與以上類似的方法調製。載頻的一段時間可以用來調製一個符號。對應於調幅和調頻，數字調製的相應方式成為幅度移動鍵控（ASK）和頻率移動鍵控（FSK）。

現代移動通信多採用QAM(正交振幅調製)，其幅度和相位同時變化，比如EVDO RA 採用QAM16,而LTE物理信道上行和下行均支持QPSK、16QAM和64QAM這三種調製方式。

16QAM用4位二進位數位表示16種不同的信息狀態，而16QAM用6位二進位數位表示64種不同的信息狀態。

這就好比我們用箱子去裝貨，貨物就是二進位比特，箱子就是符號或調製方式，如果每個箱子裡面都多裝點貨（二進位bit），那麼自然每次運輸的貨就越多，效率就越高。

所以說，64QAM調製技術的採用提高了LTE網路數據傳輸速率。

多天線技術的使用

香農的通信理論證明了在一定信道條件下信息傳輸速率有個上限。上世紀九十年代初，人們發明了新的信道編碼方式，基本上達到了那個上限。這樣看來，信息傳輸速率再提高已無可能，信息科學剩下的就是降低複雜度等實際問題了。

然而就在那個時候，一種全新的思路開創了在無線通信中成倍增加信息傳輸速度的可能，那就是多天線系統，英文的直譯是「多輸入多輸出」（multiple-input and multiple-output），現在通稱MIMO。MIMO技術源自幾個不同領域的獨立工作，在九十年代後期由貝爾實驗室和ATT的幾位科學家將之系統化，引起了通信業界的廣泛重視。２００１年就出現了MIMO產品。２００３年以MIMO為基本技術的工業標準IEEE802.11n開始制定。今天我們家裡用的區域網（標準是８０２.１１ｎ）和第三，四代移動通信（WCDMA， LTE等標準）都已採用了MIMO技術。MIMO這個詞也頻頻出現在行銷材料上，作為先進，高效能通信技術的象徵。

那麼MIMO到底是什麼神奇的東西？它為什麼能突破傳統的香農極限呢？這是因為無線通信所用的並不是香農所說的信道。我們從一個簡單的例子開始。大家都知道定向天線，它可以讓電波向一個方向傳播。這樣，一對發射和接收天線之間就構成了一個信道；我們可以用香農定理來算它的最大傳輸速率。但是，一個發射機可以擁有很多定向天線，向不同的方向發射不同的信號。這樣，總的傳輸速率就成倍增加了。可見，利用無線通信的「空間」這個維度，我們的傳輸速率就可以比傳統的信道高得多了。

這裡需要的「很多定向天線」可以用一組簡單天線組成的天線陣（antennaarray）來實現。當同一信號在不同天線上以一定的相位關係發射時，最終的電波就聚焦在一個方向。而聚焦在不同方向的多路信號可以在同一個天線陣上同時發射出去。媒體上常說的「相控陣雷達」或「合成孔徑雷達」，用的就是這個原理。

雖然已經有8個答案了，但是我感覺題主看完這8個答案仍然不知道他想知道的問題。題主想知道在無線通信裡面，頻率這個東西到底是個什麼東西，是幹什麼用的，都影響通信的哪些方面。

推薦題主去搜索一下傅里葉變換，這個是基礎。不知道傅里葉變換，就永遠理解不了頻率這個東西到底是什麼。

頻率與傳輸速沒有關係，頻率高低與無線信號繞過障礙物傳播的能力有密切關係，這個問題偏離航道暫且不討論。

那麼什麼參數與傳輸速率有關呢，是信號所佔用的率範圍的寬度，也就是信號頻譜寬度也成為信號帶寬。帶寬越大，信道容量越大。

無線信號在發送的時候通常以某一個頻率點為中心頻點（載波頻率），周圍±f/2是整個信號所佔用的頻率範圍。f就是整個信號的帶寬。信號通過不同的頻率分量以區分不同信息，因此，無線的空氣中不同的頻率就相當於一條條無形的電纜。

舉個例子吧，一個中心頻點為2.4Ghz（只是舉個例子，LTE並不使用這個頻點）、帶寬10Mhz的信號。那麼這個信號所佔用的頻率範圍就是2.4Ghz±5Mhz，相同的調製方式、相同的信號內部幀場結構下，如果信號換成15Mhz，其傳輸速率會提高一半。相當於馬路更寬，能同時行駛的車輛更多。

那麼最後就是頻率段的劃分，同樣的中心頻點，如果某個位置的空氣中同時存在中心頻點2.4Ghz、15Mhz，10Mhz兩個不同的信號，那麼這兩個信號就在2.4Ghz±5Mhz範圍內重疊，接收機能同時收到這2個信號，因此形成相互干擾。也就是說，通常情況下，不允許某個頻率範圍內同時出現2個不同的信號。因此有2種方式來解決數據上下行的問題（用戶到基站為上行，基站到用戶為下行)，頻率區分和時間區分，這就是FDD和TDD。另外無論是FDD還是TDD，由於某一個頻率範圍(通常40Mhz) 所能傳輸的速率有限，當用戶數量多至超過傳輸能力時，需要將中心頻點切換至其他頻點，即更換工作頻段，才能正常通信，相當於再加一條電纜。需要注意的是，目前很多在現有通信技術所能使用頻率段早已被某些特定用途使用，比如飛機自動起降時所使用的頻率、無線數字電視所使用的頻率等等，一旦這些頻段出現其他信號，就有可能引起嚴重的後果。因此需要以法律的方式強制劃分頻段，除一部分自由頻段外，其餘頻段不能擅自使用。LTE的所用的不同頻段同樣也受到約束。這些便是劃分不同頻率的意義。

這麼說，轉了TD-LTE的用戶，在城郊或鄉村可能通話效果也大不如前？漫遊就更別提了，只有部分城市支持？

LTE是3G的演進，是3G到4G的過渡技術，不能說是4G。

FDD(頻分雙工)和TDD（時分雙工）是兩種分離信道的方式。

看到作者寫到「無線通信中使用的頻率集中在30MHz到40GHz之間」，我就深感頻譜資源的豐富，足以造福國人，但關鍵是國內連幾個G的元器件都做不了，跟別說幾十G了，連元器件都只能靠進口，更別說核心了。國外頻譜資源都進行拍賣，08年Google投標美國的一個中頻段落敗，最後被AT＆T和Verizon已一百多億美元競標成功，可見頻譜資源多麼珍貴，當然如此高價也與當今的科技水平及美國的私有制度息息相關。如果國內也競標頻譜，打破國企壟斷，比賣房子賺錢多了！