TD-LTE與FDD-LTE的原理與區(qū)別簡析

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

4G故名思議就是第四代移動電話行動通信標(biāo)準(zhǔn)，LTE系統(tǒng)同時定義了頻分雙工（ FDD ）和時分雙工（TDD）兩種方式，但由于無線技術(shù)的差異、使用頻段的不同以及各個廠家的利益等因素，LTE-FDD支持陣營更加強大，標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)發(fā)展都領(lǐng)先于LTE-TDD。在中國，中移動使用的就是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會議通過了27家公司聯(lián)署的LTE-TDD融合幀結(jié)構(gòu)的建議，統(tǒng)一了LTE-TDD的兩種幀結(jié)構(gòu)。融合后的LTE-TDD幀結(jié)構(gòu)是以TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，這就為TD-SCDMA成功演進(jìn)到LTE乃至4G標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。TDD幀結(jié)構(gòu)的融合使更多的廠商參與到TDD的標(biāo)準(zhǔn)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)程也有了顯著的發(fā)展。

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

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

TDD雙工方式的工作特點使TDD具有如下優(yōu)勢：能夠靈活配置頻率，使用FDD系統(tǒng)不易使用的零散頻段;可以通過調(diào)整上下行時隙轉(zhuǎn)換點，提高下行時隙比例，很好地支持非對稱業(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(shè)備成本;接收上下行數(shù)據(jù)時，不需要收發(fā)隔離器，只需一個開關(guān)即可，降低了設(shè)備的復(fù)雜度;具有上下行信道互惠性，能夠更好地采用傳輸預(yù)處理技術(shù)，如預(yù)RAKE技術(shù)、聯(lián)合傳輸技術(shù)、 智能天線 技術(shù)等，能有效地降低移動終端的處理復(fù)雜性。

（1）使用TDD技術(shù)時，只要基站和移動臺之間的上下行時間間隔不大，小于信道相干時間，就可以比較簡單的根據(jù)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于信道相干帶寬，幾乎無法利用上行信號估計下行，也無法用下行信號估計上行；這一特點使得TDD方式的移動通信體制在功率控制以及智能天線技術(shù)的使用方面有明顯的優(yōu)勢。但也是因為這一點，TDD系統(tǒng)的覆蓋范圍半徑要小，由于上下行時間間隔的緣故，基站覆蓋半徑明顯小于FDD基站。否則，小區(qū)邊緣的用戶信號到達(dá)基站時會不能同步。

（2）TDD技術(shù)可以靈活的設(shè)置上行和下行轉(zhuǎn)換時刻，用于實現(xiàn)不對稱的上行和下行業(yè)務(wù)帶寬，有利于實現(xiàn)明顯上下行不對稱的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。但是，這種轉(zhuǎn)換時刻的設(shè)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，因為上下行由時間區(qū)別，不必要求帶寬對稱的頻段。

（4）TDD技術(shù)不需要收發(fā)隔離器，只需要一個開關(guān)即可。

（5）移動臺移動速度受限制。在高速移動時，多普勒效應(yīng)會導(dǎo)致快衰落，速度越高，衰落變換頻率越高，衰落深度越深，因此必須要求移動速度不能太高。例如在使用了TDD的TD-SCDMA系統(tǒng)中，在目前芯片處理速度和算法的基礎(chǔ)上，當(dāng)數(shù)據(jù)率為144kb/s時，TDD的最大移動速度可達(dá)250km/h，與FDD系統(tǒng)相比，還有一定差距。一般TDD移動臺的移動速度只能達(dá)到FDD移動臺的一半甚至更低。

（6）發(fā)射功率受限。如果TDD要發(fā)送和FDD同樣多的數(shù)據(jù)，但是發(fā)射時間只有FDD的大約一半，這要求TDD的發(fā)送功率要大。當(dāng)然同時也需要