TD-LTE與FDD-LTE的原理與區別簡(jiǎn)析

提到物聯(lián)網(wǎng)我們自然會(huì )想起5G通信技術(shù)，不過(guò)我們距離2020年5G商用還有幾年的時(shí)間，本文我們就先來(lái)了解一下目前已經(jīng)商用的4G通信技術(shù)。通過(guò)對LTE的TDD和FDD模式進(jìn)行原理和特點(diǎn)的介紹，讓大家對4G通信技術(shù)有一個(gè)初步的認識。

4G故名思議就是第四代移動(dòng)電話(huà)行動(dòng)通信標準，LTE系統同時(shí)定義了頻分雙工（ FDD ）和時(shí)分雙工（TDD）兩種方式，但由于無(wú)線(xiàn)技術(shù)的差異、使用頻段的不同以及各個(gè)廠(chǎng)家的利益等因素，LTE-FDD支持陣營(yíng)更加強大，標準化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都領(lǐng)先于LTE-TDD。在中國，中移動(dòng)使用的就是TD-LTE，中聯(lián)通與中電信則是使用TD-LTE與FDD-LTE的混合網(wǎng)絡(luò )。

2007年11月，3GPPRAN1會(huì )議通過(guò)了27家公司聯(lián)署的LTE-TDD融合幀結構的建議，統一了LTE-TDD的兩種幀結構。融合后的LTE-TDD幀結構是以TD-SCDMA的幀結構為基礎的，這就為T(mén)D-SCDMA成功演進(jìn)到LTE乃至4G標準奠定了基礎。TDD幀結構的融合使更多的廠(chǎng)商參與到TDD的標準化進(jìn)程中，LTE-TDD技術(shù)受到了廣泛的重視，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程也有了顯著(zhù)的發(fā)展。

FDD與TDD工作原理

頻分雙工（FDD）和時(shí)分雙工（TDD）是兩種不同的雙工方式。FDD是在分離的兩個(gè)對稱(chēng)頻率信道上進(jìn)行接收和發(fā)送，用保護頻段來(lái)分離接收和發(fā)送信道。FDD必須采用成對的頻率，依靠頻率來(lái)區分上下行鏈路，其單方向的資源在時(shí)間上是連續的。FDD在支持對稱(chēng)業(yè)務(wù)時(shí)，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對稱(chēng)業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率將大大降低。

TDD用時(shí)間來(lái)分離接收和發(fā)送信道。在TDD方式的移動(dòng)通信系統中，接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時(shí)隙作為信道的承載，其單方向的資源在時(shí)間上是不連續的，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行了分配。某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號給移動(dòng)臺，另外的時(shí)間由移動(dòng)臺發(fā)送信號給基站，基站和移動(dòng)臺之間必須協(xié)同一致才能順利工作。

TDD雙工方式的工作特點(diǎn)使TDD具有如下優(yōu)勢：能夠靈活配置頻率，使用FDD系統不易使用的零散頻段;可以通過(guò)調整上下行時(shí)隙轉換點(diǎn)，提高下行時(shí)隙比例，很好地支持非對稱(chēng)業(yè)務(wù);具有上下行信道一致性，基站的接收和發(fā)送可以共用部分射頻單元，降低了設備成本;接收上下行數據時(shí)，不需要收發(fā)隔離器，只需一個(gè)開(kāi)關(guān)即可，降低了設備的復雜度;具有上下行信道互惠性，能夠更好地采用傳輸預處理技術(shù)，如預RAKE技術(shù)、聯(lián)合傳輸技術(shù)、 智能天線(xiàn) 技術(shù)等，能有效地降低移動(dòng)終端的處理復雜性。

TDD與FDD技術(shù)對比的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）使用TDD技術(shù)時(shí)，只要基站和移動(dòng)臺之間的上下行時(shí)間間隔不大，小于信道相干時(shí)間，就可以比較簡(jiǎn)單的根據對方的信號估計信道特征。而對于一般的FDD技術(shù)，一般的上下行頻率間隔遠遠大于信道相干帶寬，幾乎無(wú)法利用上行信號估計下行，也無(wú)法用下行信號估計上行；這一特點(diǎn)使得TDD方式的移動(dòng)通信體制在功率控制以及智能天線(xiàn)技術(shù)的使用方面有明顯的優(yōu)勢。但也是因為這一點(diǎn)，TDD系統的覆蓋范圍半徑要小，由于上下行時(shí)間間隔的緣故，基站覆蓋半徑明顯小于FDD基站。否則，小區邊緣的用戶(hù)信號到達基站時(shí)會(huì )不能同步。

（2）TDD技術(shù)可以靈活的設置上行和下行轉換時(shí)刻，用于實(shí)現不對稱(chēng)的上行和下行業(yè)務(wù)帶寬，有利于實(shí)現明顯上下行不對稱(chēng)的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。但是，這種轉換時(shí)刻的設置必須與相鄰基站協(xié)同進(jìn)行。

（3）與FDD相比，TDD可以使用零碎的頻段，因為上下行由時(shí)間區別，不必要求帶寬對稱(chēng)的頻段。

（4）TDD技術(shù)不需要收發(fā)隔離器，只需要一個(gè)開(kāi)關(guān)即可。

（5）移動(dòng)臺移動(dòng)速度受限制。在高速移動(dòng)時(shí)，多普勒效應會(huì )導致快衰落，速度越高，衰落變換頻率越高，衰落深度越深，因此必須要求移動(dòng)速度不能太高。例如在使用了TDD的TD-SCDMA系統中，在目前芯片處理速度和算法的基礎上，當數據率為144kb/s時(shí)，TDD的最大移動(dòng)速度可達250km/h，與FDD系統相比，還有一定差距。一般TDD移動(dòng)臺的移動(dòng)速度只能達到FDD移動(dòng)臺的一半甚至更低。

（6）發(fā)射功率受限。如果TDD要發(fā)送和FDD同樣多的數據，但是發(fā)射時(shí)間只有FDD的大約一半，這要求TDD的發(fā)送功率要大。當然同時(shí)也需要