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TDD 雙工方式的工作特點(diǎn)使TDD具有如下優(yōu)勢: gg1fic3.cn8W6R4W"I)T5]*T.^
(1)能夠靈活配置頻率,使用FDD 系統(tǒng)不易使用的零散頻段;#^2T:q)I Q'@3N6Z#@;K8D5~'_
(2)可以通過調(diào)整上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn),提高下行時(shí)隙比例,能夠很好的支持非對稱業(yè)務(wù);
(3)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;
(4)接收上下行數(shù)據(jù)時(shí),不需要收發(fā)隔離器,只需要一個開關(guān)即可,降低了設(shè)備的復(fù)雜度;
(5)具有上下行信道互惠性,能夠更好的采用傳輸預(yù)處理技術(shù),如預(yù)RAKE 技術(shù)、聯(lián)合傳輸(JT)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。
但是,TDD雙工方式相較于FDD,也存在明顯的不足:MSCBSC 移動通信論壇1Y+N9[!y1g*{1Y4B#~
(1)由于TDD方式的時(shí)間資源分別分給了上行和下行,因此TDD方式的發(fā)射時(shí)間大約只有FDD的一半,如果TDD要發(fā)送和FDD同樣多的數(shù)據(jù),就要增大TDD的發(fā)送功率;
(2)TDD系統(tǒng)上行受限,因此TDD基站的覆蓋范圍明顯小于FDD基站; | 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇9h0K${"m'`8A0t"y,w
(3)TDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻,無法進(jìn)行干擾隔離,系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾;gg1fic3.cn&r(K1_1W2i#_&S.[
(4)為了避免與其他無線系統(tǒng)之間的干擾,TDD需要預(yù)留較大的保護(hù)帶,影響了整體頻譜利用效率。 | 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇;d&Y(}-v4W#~
LTE系統(tǒng)同時(shí)定義了頻分雙工(FDD) 和時(shí)分雙工(TDD) 兩種雙工方式,并分別設(shè)計(jì)了FDD和TDD的幀結(jié)構(gòu)[1]。FDD模式下,10ms的無線幀被分為10個子幀,每個子幀包含兩個時(shí)隙,每時(shí)隙長0.5ms。TDD模式下,每個10ms無線幀包括2個長度為5ms的半幀,每個半幀由4個數(shù)據(jù)子幀和1個特殊子幀組成,如圖2所示。特殊子幀包括3個特殊時(shí)隙:DwPTS,GP和UpPTS,總長度為1ms。DwPTS和UpPTS的長度可配置,DwPTS的長度為3~12個OFDM符號,UpPTS的長度為1~2個OFDM符號,相應(yīng)的GP長度為1~10個OFDM符號。
LTE支持5ms和10ms上下行切換點(diǎn)。對于5ms上下行切換周期,子幀2和7總是用作上行。對于10ms上下行切換周期,每個半幀都有DwPTS;只在第1個半幀內(nèi)有GP和UpPTS,第2個半幀的DwPTS長度為1ms。UpPTS和子幀2用作上行,子幀7和9用作下行。3P.B9s5Y1S-t1J+n
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圖2:LTE TDD幀結(jié)構(gòu)
由于TDD幀結(jié)構(gòu)與FDD幀結(jié)構(gòu)不同,TD-LTE系統(tǒng)具有一些特有技術(shù)。
(1)上下行配比移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,通信工程,出差住宿,通信企業(yè)黑名單0E8W!o2N%z1r9O%l
LTE TDD中支持不同的上下行時(shí)間配比,上下行時(shí)間比不總是“1:1”(見表1),可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型,調(diào)整上下行時(shí)間配比,以滿足上下行非對稱的業(yè)務(wù)需求。 | 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇2v#P7h.U4g/P-b8s.K
表1:不同幀周期的上下行配比
| 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇1w:Y9t(c-}3E#W/b2[
(2)特殊時(shí)隙的應(yīng)用
為了節(jié)省網(wǎng)絡(luò)開銷,TD-LTE允許利用特殊時(shí)隙DwPTS和UpPTS傳輸系統(tǒng)控制信息。LTE FDD中用普通數(shù)據(jù)子幀傳輸上行sounding導(dǎo)頻,而TDD系統(tǒng)中,上行sounding導(dǎo)頻可以在UpPTS上發(fā)送。另外,DwPTS也可用于傳輸PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等控制信道和控制信息。其中,DwPTS時(shí)隙中下行控制信道的最大長度為兩個符號,且主同步信道固定位于DwPTS的第三個符號。
(3)多子幀調(diào)度/反饋 | 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇3[78f*@)k-y6{$N8b
和FDD不同,TDD系統(tǒng)不總是存在1:1的上下行比例。當(dāng)下行多于上行時(shí),存在一個上行子幀反饋多個下行子幀,TD-LTE提出的解決方案有:multi-ACK/NAK,ACK/NAK捆綁(bundling)等。當(dāng)上行子幀多于下行子幀時(shí),存在一個下行子幀調(diào)度多個上行子幀(多子幀調(diào)度)的情況。
(4)同步信號設(shè)計(jì) | 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇5E7F%m/N5]3R
除了TDD固有的特性之外(上下行轉(zhuǎn)換、特殊時(shí)隙等),TDD幀結(jié)構(gòu)與FDD幀結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于同步信號的設(shè)計(jì)。LTE 同步信號的周期是5ms,分為主同步信號(PSS)和輔同步信號(SSS)。LTE TDD和FDD幀結(jié)構(gòu)中,同步信號的位置/相對位置不同,如圖3所示。在TDD幀結(jié)構(gòu)中,PSS位于DwPTS的第三個符號,SSS位于5ms第一個子幀的最后一個符號;在FDD幀結(jié)構(gòu)中,主同步信號和輔同步信號位于5ms第一個子幀內(nèi)前一個時(shí)隙的最后兩個符號。利用主、輔同步信號相對位置的不同,終端可以在小區(qū)搜索的初始階段識別系統(tǒng)是TDD還是FDD。gg1fic3.cn'g l)w,D6g't-_2g*b
圖3:FDD和TDD的同步信號設(shè)計(jì)
(5)HARQ的設(shè)計(jì)
LTE FDD 系統(tǒng)中,HARQ的RTT(Round Trip Time)固定為8ms,且ACK/NACK位置固定,如圖4所示。TD-LTE系統(tǒng)中HARQ的設(shè)計(jì)原理與LTE FDD相同,但是實(shí)現(xiàn)過程卻比LTE FDD復(fù)雜,由于TDD上下行鏈路在時(shí)間上是不連續(xù)的,UE發(fā)送ACK/NACK的位置不固定,而且同一種上下行配置的HARQ的RTT長度都有可能不一樣,這樣增加了信令交互的過程和設(shè)備的復(fù)雜度。
如圖4所示,LTE FDD系統(tǒng)中,UE發(fā)送數(shù)據(jù)后,經(jīng)過3ms的處理時(shí)間,系統(tǒng)發(fā)送ACK/NACK,UE再經(jīng)過3ms的處理時(shí)間確認(rèn),此后,一個完整的HARQ處理過程結(jié)束,整個過程耗費(fèi)8ms。在LTE TDD系統(tǒng)中,UE發(fā)送數(shù)據(jù),3ms處理時(shí)間后,系統(tǒng)本來應(yīng)該發(fā)送ACK/NACK,但是經(jīng)過3ms處理時(shí)間的時(shí)隙為上行,必須等到下行才能發(fā)送ACK/NACK。系統(tǒng)發(fā)送ACK/NACK后,UE再經(jīng)過3ms處理時(shí)間確認(rèn),整個HARQ處理過程耗費(fèi)11ms。類似的道理,UE如果在第2個時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù),同樣,系統(tǒng)必須等到DL時(shí)隙時(shí)才能發(fā)送ACK/NACK,此時(shí),HARQ的一個處理過程耗費(fèi)10ms。可見,LTE TDD系統(tǒng)HARQ的過程復(fù)雜,處理時(shí)間長度不固定,發(fā)送ACK/NACK的時(shí)隙也不固定,給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)增加了難度。gg1fic3.cn7k0}-^3S%z8[6k/q(F;e
圖4:FDD和TDD 的HARQ 設(shè)計(jì)
4、LTE TDD與LTE FDD的比較
LTE TDD在幀結(jié)構(gòu)、物理層技術(shù)、無線資源配置等方面具有自己獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn),與LTE FDD相比,具有特有的優(yōu)勢,但也存在一些不足。gg1fic3.cn/{6?${/t2C6@42u$m M:}
4.1、LTE TDD的優(yōu)勢 | 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇8Z2d&m P1v&W
(1)頻譜配置
頻段資源是無線通信中最寶貴的資源,隨著移動通信的發(fā)展,多媒體業(yè)務(wù)對于頻譜的需求日益增加。現(xiàn)有的通信系統(tǒng)GSM900和GSM1800均采用FDD雙工方式,FDD雙工方式占用了大量的頻段資源,同時(shí),一些零散頻譜資源由于FDD不能使用而閑置,造成了頻譜浪費(fèi)。由于LTE TDD系統(tǒng)無需成對的頻率, 可以方便的配置在LTE FDD 系統(tǒng)所不易使用的零散頻段上, 具有一定的頻譜靈活性,能有效的提高頻譜利用率。"V$D6`7R7o
另外,中國已經(jīng)為TDD 劃分了155 MHz 的頻段(如圖5所示) ,為LTE TDD的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。因此,在頻段資源方面,LTE TDD系統(tǒng)和LTE FDD系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢。中國移動可以針對不同的頻段資源,分別部署LTE TDD系統(tǒng)和LTE FDD系統(tǒng),充分利用頻譜資源。
圖5:中國為TDD劃分的頻段
(2)支持非對稱業(yè)務(wù)
在第三代移動通信系統(tǒng)以及未來的移動通信系統(tǒng)中,除了提供語音業(yè)務(wù)之外,數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)將成為主要內(nèi)容,且上網(wǎng)、文件傳輸和多媒體業(yè)務(wù)通常具有上下行不對稱特性。LTE TDD系統(tǒng)在支持不對稱業(yè)務(wù)方面具有一定的靈活性。根據(jù)LTETDD幀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),LTE TDD系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)類型靈活配置LTE TDD幀的上下行配比。如瀏覽網(wǎng)頁、視頻點(diǎn)播等業(yè)務(wù),下行數(shù)據(jù)量明顯大于上行數(shù)據(jù)量,系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)量的分析,配置下行幀多于上行幀情況,如 6DL:3UL ,7DL:2UL,8DL:1UL,3DL:1UL等。而在提供傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)時(shí),系統(tǒng)可以配置下行幀等于上行幀,如2DL:2UL。
在LTE FDD系統(tǒng)中, 非對稱業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)對上行信道資源存在一定的浪費(fèi), 必須采用高速分組接入(HSPA) 、EV-DO 和廣播/組播等技術(shù)。相對于LTE FDD系統(tǒng),LTE TDD系統(tǒng)能夠更好的支持不同類型的業(yè)務(wù),不會造成資源的浪費(fèi)。6z(g&X!S#k+u3y
(3)智能天線的使用
智能天線技術(shù)是未來無線技術(shù)的發(fā)展方向,它能降低多址干擾,增加系統(tǒng)的吞吐量。在LTE TDD系統(tǒng)中,上下行鏈路使用相同頻率, 且間隔時(shí)間較短, 小于信道相干時(shí)間,鏈路無線傳播環(huán)境差異不大,在使用賦形算法時(shí),上下行鏈路可以使用相同的權(quán)值。與之不同的是, 由于FDD 系統(tǒng)上下行鏈路信號傳播的無線環(huán)境受頻率選擇性衰落影響不同, 根據(jù)上行鏈路計(jì)算得到的權(quán)值不能直接應(yīng)用于下行鏈路。因而, LTE TDD系統(tǒng)能有效地降低移動終端的處理復(fù)雜性。
另外,在LTE TDD系統(tǒng)中,由于上下行信道一致, 基站的接收和發(fā)送可以共用部分射頻單元, 從而在一定程度上降低了基站的制造成本。gg1fic3.cn.x+|-u"Q+G-H2{7k#A
(4)與TD-SCDMA的共存
LTE TDD系統(tǒng)還有一個LTE FDD無法比擬的優(yōu)勢,就是LTE TDD系統(tǒng)能夠與TD-SCDMA系統(tǒng)共存。對現(xiàn)有通信系統(tǒng)來說,目前的數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)無法滿足用戶日益增長的需求,運(yùn)營商必須提前規(guī)劃現(xiàn)有通信系統(tǒng)向B3G/4G系統(tǒng)的平滑演進(jìn)。由于LTE TDD幀結(jié)構(gòu)基于我國TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu),能夠方便的實(shí)現(xiàn)TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)的共存和融合。如圖6所示,以5ms 的子幀為基準(zhǔn),TD-SCDMA有7個子幀,且特殊時(shí)隙是固定的,TD-LTE通過調(diào)整特殊時(shí)隙的長度,就能夠保證兩個系統(tǒng)的GP時(shí)隙重合(上下行切換點(diǎn)),從而實(shí)現(xiàn)兩個系統(tǒng)的融合。3}'U$A+G2@0z)y)n4A
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