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LTE TDD与FDD LTE技术比较

LTE系统同时定义了频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种方式,但由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素,LTE FDD支持阵营更加强大,标准化与产业发展都领先于LTE TDD。  ---查看全文 >>

关键字:LTE TDD FDD 

LTE TDD与FDD LTE技术比较

LTE系统同时定义了频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种方式,但由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素,LTE FDD支持阵营更加强大,标准化与产业发展都领先于LTE TDD。2007年11月,3GPPRAN1会议通过了27家公司联署的LTETDD融合帧结构的建议,统一了LTETDD的两种帧结构。融合后的LTETDD帧结构是以TD-SCDMA的帧结构为基础的,这就为TD-SCDMA成功演进到LTE乃至4G标准奠定了基础。TDD帧结构的融合使更多的厂商参与到TDD的标准化进程中,LTETDD技术受到了广泛的重视,其产业化进程也有了显著的发展。

FDD与TDD工作原理

频分双工(FDD)和时分双工(TDD)是两种不同的双工方式。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。

TDD用时间来分离接收和发送信道。在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。

LTE TDD与FDD LTE技术演示
图1:LTE TDD与FDD LTE技术演示

TDD双工方式的工作特点使TDD具有如下优势:能够灵活配置频率,使用FDD系统不易使用的零散频段;可以通过调整上下行时隙转换点,提高下行时隙比例,很好地支持非对称业务;具有上下行信道一致性,基站的接收和发送可以共用部分射频单元,降低了设备成本;接收上下行数据时,不需要收发隔离器,只需一个开关即可,降低了设备的复杂度;具有上下行信道互惠性,能够更好地采用传输预处理技术,如预RAKE技术、联合传输技术、智能天线技术等,能有效地降低移动终端的处理复杂性。

LTE TDD的优势

LTETDD在帧结构、物理层技术、无线资源配置等方面具有自己独特的技术特点,与LTEFDD相比,具有特有的优势。

(1)频谱配置

频段资源是无线通信中最宝贵的资源,随着移动通信的发展,多媒体业务对于频谱的需求日益增加。现有的通信系统GSM900和GSM1800均采用FDD双工方式,FDD双工方式占用了大量的频段资源,同时,一些零散频谱资源由于FDD不能使用而闲置,造成了频谱浪费。由于LTETDD系统无需成对的频率,可以方便地配置在LTEFDD系统所不易使用的零散频段上,具有一定的频谱灵活性,能有效提高频谱利用率。
另外,中国已经为TDD划分了155MHz的频段,为LTETDD的应用创造了条件。因此,在频段资源方面,LTETDD系统和LTEFDD系统具有更大的优势。中国移动可以针对不同的频段资源,分别部署LTE TDD系统和LTEFDD系统,充分利用频谱资源。

(2)支持非对称业务

在第三代移动通信系统以及未来的移动通信系统中,除了提供语音业务之外,数据和多媒体业务将成为主要内容,且上网、文件传输和多媒体业务通常具有上下行不对称特性。LTETDD系统在支持不对称业务方面具有一定的灵活性。根据LTETDD帧结构的特点,LTETDD系统可以根据业务类型灵活配置LTE TDD帧的上下行配比。如浏览网页、视频点播等业务,下行数据量明显大于上行数据量,系统可以根据业务量的分析,配置下行帧多于上行帧情况,如6DL∶3UL、7DL∶2UL、8DL∶1UL、3DL∶1UL等。而在提供传统的语音业务时,系统可以配置下行帧等于上行帧,如2DL∶2UL。

在LTEFDD系统中,非对称业务的实现对上行信道资源存在一定的浪费,必须采用高速分组接入(HSPA)、EV-DO和广播/组播等技术。相对于LTEFDD系统,LTETDD系统能够更好地支持不同类型的业务,不会造成资源的浪费。

(3)智能天线的使用

智能天线技术是未来无线技术的发展方向,它能降低多址干扰,增加系统的吞吐量。在LTETDD系统中,上下行链路使用相同频率,且间隔时间较短,小于信道相干时间,链路无线传播环境差异不大,在使用赋形算法时,上下行链路可以使用相同的权值。与之不同的是,由于FDD系统上下行链路信号传播的无线环境受频率选择性衰落影响不同,根据上行链路计算得到的权值不能直接应用于下行链路。因而,LTETDD系统能有效地降低移动终端的处理复杂性。

另外,在LTETDD系统中,由于上下行信道一致,基站的接收和发送可以共用部分射频单元,从而在一定程度上降低了基站的制造成本。

 (4)与TD-SCDMA共存

LTETDD系统还有一个LTEFDD无法比拟的优势,就是LTETDD系统能够与TD-SCDMA系统共存。对现有通信系统来说,目前的数据传输速率已经无法满足用户日益增长的需求,运营商必须提前规划现有通信系统向B3G/4G系统的平滑演进。由于LTE TDD帧结构是基于我国TD-SCDMA的帧结构,能够方便地实现TD-LTE系统与TD-SCDMA系统的共存和融合。

TDD双工方式具有频谱配置灵活、频谱利用率高、上下行信道互惠性等特点,能够满足下一代移动通信系统对带宽的要求以及频率分配零散化的趋势,在B3G/4G移动通信系统中具有较强的优势。LTETDD在频谱利用、非对称业务支持、智能天线技术支持、与TD-SCDMA系统共存等方面,有很大的优势,在未来的通信系统中具有很强的竞争力。随着LTETDD技术研究的深入和国际市场的推广,将成为未来无线通信系统中的主流技术。
 

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