大唐電信集團陳山枝：如何實(shí)現中國“5G引領(lǐng)”的戰略目標

　　5、TDD在5G中的優(yōu)勢和角色

　　從5G自身特點(diǎn)來(lái)看，TDD相比FDD更有優(yōu)勢。主要原因如下:

　　· TDD可以利用上行信道以及下行信道的互易性、低復雜度和低成本獲取復雜無(wú)線(xiàn)環(huán)境下的信道信息，更好地支持大規模多天線(xiàn)、超密集組網(wǎng)等應用。

　　· 5G系統在頻譜上需要更大的帶寬，并向更高頻段拓展，比如6 GHz及以上，TDD使用非成對的單一頻譜，更容易獲得大帶寬的新頻段或空閑頻段。因此，TDD更易于實(shí)現高頻段通信、靈活頻譜共享等應用。

　　· TDD更易于實(shí)時(shí)且靈活地調整上行以及下行帶寬的比例配置，更好地匹配大量下載或上傳的業(yè)務(wù)突發(fā)情況，提升系統效率。

　　可以預期，面向5G，TDD制式將獲得全球移動(dòng)通信業(yè)界更多的關(guān)注、研究以及商用。下面介紹TD-LTE向5G演進(jìn)的TDD+技術(shù)及5G中TDD優(yōu)勢技術(shù)。

　　5.1 TDD+：向5G演進(jìn)的TDD系列增強技術(shù)

　　3GPP在2016年初啟動(dòng)5G研究，計劃將R14和R15當作5G的基礎版本，R16作為5G的正式版本。關(guān)于5G，參與3GPP的各公司的共識是“5G=LTE演進(jìn)+新空口”，其中，LTE演進(jìn)主要在低頻段，新空口同時(shí)包括低頻段和高頻段。

　　考慮到5G商用還有5年，為了實(shí)現TD-LTE網(wǎng)絡(luò )在滿(mǎn)足5G商用之前的更多需求(如提升容量和連接數、降低時(shí)延等)，TD-LTE全球聯(lián)盟(GTI)提出了TDD+的概念，系列TDD增強技術(shù)包括：TDD-FDD載波聚合、動(dòng)態(tài)TDD、全維度 MIMO、三維(3D)波束成形、LTE-Hi和機器類(lèi)通信(machine type commuication，MTC)，GTI將TDD+看成是TD-LTE向5G平滑演進(jìn)的橋梁。與此相關(guān)的5G中TDD優(yōu)勢技術(shù)包括大規模多天線(xiàn)、超密集組網(wǎng)、高頻段通信、靈活頻譜共享和低時(shí)延高可靠等，如圖1所示。

　　5.2 5G中TDD優(yōu)勢技術(shù)

　　(1)基于TDD的大規模多天線(xiàn)

　　大規模多天線(xiàn)應用的一個(gè)重要假設是信道具備互易性。否則，要依靠信道測量與反饋的開(kāi)銷(xiāo)將非常巨大，系統設計和實(shí)現都變得異常復雜。

　　FDD系統的頻點(diǎn)間相差較遠，在實(shí)際中，由于頻率選擇性問(wèn)題，可能在一個(gè)頻點(diǎn)上某個(gè)方向能量強一些，而在另一個(gè)頻點(diǎn)上可能是另一個(gè)方向能量強。因此，FDD的信道互易性較差。在FDD系統中，基站側需要針對每個(gè)天線(xiàn)發(fā)送導頻信息，終端側需要對下行信道測量合成后反饋給基站。因此，FDD需要信道估計和反饋的導頻開(kāi)銷(xiāo)將隨著(zhù)天線(xiàn)數的增多而增大?；旧习俑炀€(xiàn)的導頻設計需要耗費大量的時(shí)頻資源，因此，實(shí)際應用中采用基于導頻的信道估計方式是不可取的。

　　TDD有天然的優(yōu)勢，由于在相同的頻點(diǎn)發(fā)送和接收，只是時(shí)間上有區分。在實(shí)際中，認為信道是互易的。這樣，TDD系統就可以利用信道互易性進(jìn)行信道估計，不需要額外的開(kāi)銷(xiāo)進(jìn)行信道估計，只需要終端側發(fā)送導頻信息，即開(kāi)銷(xiāo)與天線(xiàn)數量無(wú)關(guān)。

　　(2)基于TDD的超密集組網(wǎng)

　　UDN主要解決熱點(diǎn)區域的成百倍系統容量的提升問(wèn)題，通過(guò)高頻段實(shí)現短距離的高速率通信。超密集組網(wǎng)更適合TDD系統，主要體現在TDD模式的上行和下行靈活配置，更易于滿(mǎn)足超密集組網(wǎng)對應的上下行業(yè)務(wù)不對稱(chēng)需求;TDD模式更易于小蜂窩覆蓋和靈活組網(wǎng);在高頻段要獲得成對的大帶寬頻段相對困難，高頻段更適合TDD模式的應用。

　　(3)基于TDD的設備直通和車(chē)聯(lián)網(wǎng)

　　D2D是指兩個(gè)對等設備間直接進(jìn)行通信的方式。傳統的蜂窩用戶(hù)設備(終端)只需在上行具備發(fā)送能力及在下行具備接收能力，而D2D要求終端能在上下行的資源上同時(shí)具備發(fā)送和接收的能力，所以對于終端的能力和復雜度有很大的影響。

　　對于FDD系統來(lái)說(shuō)，接收D2D信息的終端必須具備在上行頻段接收、解調信號的能力，終端的射頻和基帶都要升級。而對于TDD系統而言，因為上、下行使用相同的頻段，接收D2D的終端必須具備在上行時(shí)隙接收、解調信號的能力，終端的基帶要升級，但射頻不需要改動(dòng)，硬件改動(dòng)較小。因此，相對于FDD系統，D2D在TDD系統中的應用更有優(yōu)勢。車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的主要業(yè)務(wù)類(lèi)型是終端之間的廣播業(yè)務(wù)，在終端構成網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀結構，不存在統一的中央節點(diǎn)，收發(fā)均集中于相同的頻段上。因此，D2D和車(chē)聯(lián)網(wǎng)的工作方式，都更接近于蜂窩系統中的TDD模式，TDD技術(shù)將成為D2D和車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的唯一技術(shù)。