浅谈无线移动通信LTE TDD与LTE FDD技术简介和比较

浅谈无线移动通信LTETDD与LTEFDD技术简介和比较

赖言罕

一、LTE的基本工作原理

LTE使用子信道方式，每12个连续的子载波段分成一组，开用一个最小单元（ResourceBlock，以下简称RB），它同时针对不同的宽带有不同的子载波数，也对应不同的RB。LTE的通信系统采用OFDM方式，即DFT-S-OFDM方式，也称单载波OFDM方式，这是基于OFDM基础上的进化技术，它不对转换后的数据直接调制，而是先进行DFT，将每个正在使用的子载波DFT由时域转换到频域，然后再将频域信号输入到IFFT模块，最后将信号插入循环前级后又一起被转换到时域再进行发送。与传统的OFDM技术相比，这种模式的PAPR大幅降度。传统的OFDM技术在频域上的包络比较平，而单载波OFDM技术在频域上是包络性的，虽然它很像单载波，但实际上它拥有所有多载波的特性。LTE的的功能，在LTE-FDD与LTE-TDD中得到体现。

二、TDD与FDD的比较分析

TDD与FDD双工的方式不同，TDD以时间来分离接收与发送信道，当移动通信以TDD的方式进行时，接受和发送使用同一率载波的不同时隙来当信道的承载，单方向的资源在时间上不连续，时间资源在两个方向上进行了分配，一个时间段内基站发送信号给移动台，另一个时间段内移动台发送信号给基站，基站与移动台要顺利工作必须协同一致。FDD是分离的两个对称频率信道上进行收发，用保护频段来分离接收与发送的信道，FDD必须采用成对的频率，依靠频率上行、下行两个链路，因此在单方上的资源时间上是连续的，FDD在做对称的业务时，能使上行下行两条链路的资源都能充份利用，而在做不对称业务时，频谱利用率则会大幅度降低。

三、LTETDD与LTEFDD技术的比较研究

（一）LTETDD能够更好地支持非对称业务。在无线移动通信系统中，需要进行一定的非对称业务。在非对称业务方面，LTEFDD系统因为需要两条对应的上行下行链路，运用两条对应的上行和下行链路方面数据传输，所以容易在实现非对称业务方面导致上行链路的浪费，不利于通信成本的控制。而LTETDD系统则够因为帧结构的具体特点，灵活地配置上行和下行链路，避免资源的浪费，实现资源的优化利用。在实现非对称业务方面，LTETDD系统因为具备的灵活性特点，能够具有更大的优势和作用。

（二）智能天线的使用。LTETDD系统能够在运行使用中，使上行和下行两条不同的链路使用不同的频率，有效地控制上行链路和下行链路，并使间隔时间得到控制，这能够使链路的无线传播环境得到改善，避免过大的差异存在[2]。另外，在LTETDD系统中，相同的权值能够在上行链路和下行链路中得到更好地使用。在LTETDD系统能够更好地使用智能天线，使自身能够降低多地址的干扰，具备更高的稳定性，使系统的吞吐量得到显著的提高。（三）相较于LTEFDD，LTETDD系统的不足。在LTETDD系统中因为保护间隔的使用原因，容易造成LTETDD频谱的利用效率难以得到有效控制，使利用率得到降低。另外，当LTETDD系统需要应用HAPQ技术时，LTETDD系统应用的复杂程度较高，应用难度较大，同等情况下，LTEFDD系统应用则更为简单，相应的RTT平均值也较短能够使使HAPQ技术得到更好地应用。最后，LTETDD系统因为不同时隙的上行和下行信道容易被占用，所以LTETDD系统对于基站和移动终端的同步要求都处于较高的水平，推广应用难度较大。（四）系统设计及关键进程区别。由于帧结构的不同，直接导致了LTEFDD系统和TDD-LTE系统在同步信号、参考信号等方面需分别考虑，以及像HARQ等关键技术在策略上的差异。

（1）同步信号设计。在两种帧结构中，同步信号具有不同的位置：在FDD系统中，主同步信号和辅同步信号连接在一起，位于子帧0和子帧5的中间位置；而TDD系统中，主同步信号位于特殊子帧DwPTS中，辅同步信号位于子帧0的最后1个OFDM符号。正是由于两种系统的主同步信号和辅同步信号之间的间隔不同，使得UE在接入系统是，通过检测同步信号，能够识别系统是FDD还是TDD。图5LTEFDD和TDD-LTE同步信号设计。（2）参考信号设计。上行链路中SRS（soundingreferencesignal，探测参考信号）用于eNodeB对上行信道质量的评估，在FDD系统中，SRS仅在普通数据子帧中传输，但TDD系统中，SRS既可以在普通数据子帧中传输，同时为了提高频谱效率，也可以在特殊子帧UpPTS中传输；下行链路中有CRS（cell-specificRS）和DRS（UE-specificRS）两类参考信号对下行链路进行评估，其中CRS用作小区级下行信道质量测量，两种系统中都有，而DRS是TDD系统独有，仅用于评估Beamforming信道特性，与TDD系统的智能天线技术结合使用。由于TDD系统上下行链路的对称特性，参考信号对TDD系统具有更加重要的作用，比如eNodeB可利用SRS得到的上行信道质量评估信息进行下行信道的选择性调度或关闭MIMO的预编码矩阵的选择。（3）关键技术HARQ过程差异。HARQ（hybirdautomaticrepeat-request，混合式自动重传请求）是在ARQ的基础上增加FEC功能，系统通过ACK/NACK判断是否进行数据重传。HARQ技术能够很好的补偿无线移动信道时变和多径衰落对信号传输的影响，同时由于实现了“早中止”功能，有效提升了频谱效率。

在FDD系统中，由于上下行子帧配比固定，因此ACK与初传数据的间隔固定为4个TTI，既HARQ的RTT（RoundTripTime）固定为8ms，且ACK/NACK位置固定。但在TDD系统中，由于上下行子帧的配比是变化的，4个TTI后不一定是上行子帧，因此ACK与初传数据的间隔不是固定的，给系统的设计增加了难度。四、LTETDD与LTEFDD融合发展趋势随着LTE技术的向前发展，物理层帧结构导致系统设计上的差异性逐步被淡化，TDD系统和FDD系统的融合技术壁垒基本得到解决[6]，网络融合也必将是后续4G网络组网的首选方式。

（一）融合组网的必要性。首先，网络融合有利于发挥各自系统的优点，FDD系统在组网成本、覆盖能力、厂商支撑等方面具有绝对优势，而TDD系统对零散频谱资源的使用，能够有效缓解频谱资源的紧张性，提高频谱利用效率，毕竟在移动网络中，频谱是最核心的资源；其次，低流量区域采用FDD系统覆盖，高流量区域采用FDD+TDD系统覆盖，既能够满足覆盖需求，又能够满足容量需求，是目前最为理想的组网模式。最后，在国内，2012年10月份工信部宣布将2.6GHz频段全部190MHz频率资源规划为TDD频谱，将1.8GHz和2.1GHz频段中未分配的两个60MH频率资源用于FDD-LTE，对于国内移动运营商而言，采用FDD+TDD联合组网的模式意味着能够分配到更多的频谱资源，这有利于减低运营商的运营成本，提升自身竞争力。

（二）融合组网现状。据GSA最新统计，截止到2013年4月份，全球商用LTEFDD网络166个，商用TDD-LTE网络15个，其中采用融合组网的有6个。华为公司于2011年为波兰Aero2部署了全球首个LTETDD/FDD融合网络，并获得GTB颁发的“LTE网络基础设施创新”大奖。而目前几乎所有移动通信系统厂家都可以同时支持LTETDD和LTEFDD网络部署，LTE芯片也普遍支持TDD和FDD双模，同时支持TDD/FDD的多种类型终端也已商用，用户可以在LTETDD和LTEFDD两种制式的网络之间自由切换，真正实现了无差异体验。

结语：LTETDD作为一种双工方式，相对于LTEFDD双工方式能够更好地满足移动通信系统的带宽和频率配置的要求。在LTETDD于LTEFDD两种无线通信技术中，LTETDD能够在频谱的利用方面具备更大的优势，使频谱的利用效率得到提高。在未来的移动通信系统发展中，LTETDD无线技术将成为无线移动通信技术的主流技术，在促进我国无线移动通信发展中发挥重要作用，促进我国无线移动通信技术走在世界的前列。

参考文献：

[1]邢红娟.浅谈无线移动通信LTETDD与LTEFDD技术简介和比较[J].中国新通信,2016,18(16):33.

[2]张光辉,赵冬,孙震强.LTEFDD-TDD混合组网中的关键技术[J].电信技术,2015(02):6-8+11.

[3]李伟.浅谈无线移动通信LTETDD与LTEFDD技术简介和比较[J].中国新通信,2014,16(18):38-39.

[4]邓何勤.LTETDD与LTEFDD技术比较研究与分析[J].通信与信息技术,2011(04):52-54.