LTE TDD與LTE FDD的差異研究

范偉彪

【摘要】隨著科技的飛速發(fā)展，第三代移動通信的發(fā)展也隨之迎來，LTE技術同時支持TDD和FDD兩種制式以達到對頻譜資源靈活高效的使用，雖然協(xié)議制定中已經(jīng)盡量確保了二者的相同性，但是雙工模式不同而造成的差異依然存在。本文就LTE TDD與LTE FDD的差異進行了以下的研究，希望可以對同行帶來借鑒。

【關鍵詞】LTE TDD；LTE FDD；差異

1.引言

國際標準化組織3GPP在3G的長期演進技術標準之中，依據(jù)雙工方式的不同，制定了FDD和TDD兩種制式，與此同時為了改進3G時代不同制式間的漫游問題與降低設備的規(guī)模成本，3GPP在制定LTE標準的時候，比較注重了技術的通用性，因此LTE TDD與LTE FDD在技術規(guī)范上有非常大的統(tǒng)一性存在，其表現(xiàn)在擁有相同的層二與層三結構，而物理層的區(qū)別是幀結構，TDD為了實現(xiàn)和FDD的融合問題，在幀結構上也做了非常大的改善工作，使其與FDD更接近。盡管3GPP的目標是實現(xiàn)標準化的統(tǒng)一，但是因為雙工方式的不同，LTE TDD與LTE FDD在系統(tǒng)調(diào)度和控制、頻帶需求等方面還是有一些差異存在。

2.FDD與TDD的工作原理

頻分雙工（FDD）與時分雙工（TDD）是兩種不一樣的雙工方式。如圖1所示，F(xiàn)DD是在分離的兩個對稱頻率信道上展開發(fā)送和接收，用保護頻段來分離發(fā)送和接收信道。FDD應當采用成對的頻率，憑借頻率來區(qū)別上下行鏈路，其單方向的資源在時間中是持續(xù)的。FDD在支持對稱業(yè)務的時候，能夠利用上下行的頻譜，但是在支持非對稱業(yè)務的時候，頻譜利用率將會很大的下降。

TDD通過時間來分離發(fā)送和接收信道。在TDD方式的移動通信系統(tǒng)之中，發(fā)送和接收使用同一頻率載波的不同時隙當作信道的承載，其單方向的資源在時間上是不持續(xù)的，時間資源在兩個方向上展開了分配。某個時間段通過基站發(fā)送信號給移動臺，此外的時間通過移動臺發(fā)送信號給基站，移動臺和基站之間要協(xié)同一致才可以順利工作。

3.FDD與TDD的特點

3.1 LTE FDD

LTE FDD采用的是頻分雙工的工作模式，在分離的兩個對稱信道上展開發(fā)送和接受，用保護頻段來分離上下行信道，其單方向資源在時間上是相連的。由于雙工方式不相同，使得LTE-FDD的優(yōu)勢劣勢和LTE TDD是相對的。

3.2 LTE TDD

LTE TDD采用的是時分雙工的工作模式，上下行鏈路頻段相同，使用不同時隙來區(qū)分，其單方向的資源在時間上是不相連的，時間資源在兩個反向上展開分配，因此終端和基站之間應當要有嚴格的時間同步才可以順利工作。TDD時分雙工的工作特點，使其在對非對稱數(shù)據(jù)業(yè)務的支持、頻段的要求、收/發(fā)射頻單元的共用、智能天線的使用、上下性信道互惠等方面都具備優(yōu)勢，但是同時也存在一些劣勢，比如時間同步要求比較嚴格、系統(tǒng)收發(fā)間干擾、覆蓋距離比較短、控制信令復雜等劣勢。

4.LTE TDD和FDD的關鍵過程差異

4.1 HARQ過程

HAPQ過程就是混合式自動尋呼重傳請求，這種機制的作用主要是要盡可能減低傳輸錯誤的頻率。LTE TD與LTE FDD在HARQ過程的差異主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

4.1.1 基于HARQ的定時關系

關于LTE TDD系統(tǒng)。這個系統(tǒng)具備互不連續(xù)的上下行子幀，并且有很多的配置方式，進而帶來數(shù)目都不相同的上下行子幀，導致其反饋關系不能呈現(xiàn)出一一對應的關系。TDD在對ACK/NACK位置展開設計的時候應當要給予考慮，比如，就上行HARQ而言，只有在下行子幀產(chǎn)生的時候，eNodeB才能夠?qū)CK/NACK展開反饋，就算UE已經(jīng)收到反饋，也只有在上行子幀出現(xiàn)后，才能夠把新數(shù)據(jù)或重傳數(shù)據(jù)展開發(fā)送。依據(jù)在TDD中，其上下行時隙具備不同上下行配置這一特點，有關的協(xié)議為TDD這個系統(tǒng)，在重傳數(shù)據(jù)、發(fā)送新數(shù)據(jù)和反饋ACK/NACK等方面，就其方位對對應關系另外作了定義。就子幀i與子幀i-k，前者所收到的ACK/NACK反饋應當要與后者所發(fā)生的數(shù)據(jù)相對應；ACK/NACK被子幀i收到后，有關新數(shù)據(jù)或重傳數(shù)據(jù)的發(fā)送一般是由子幀i+k來完成；有關k與k和子幀i及上下行配置的關系，在這個系統(tǒng)之中，比較特殊的地方就是對于0這個上下行配置而言，上下行配置倘若以子幀9或4當作數(shù)據(jù)的傳輸信道，那下一無線子幀5與子幀0將對該ACK/NACK展開反饋。比如，就TDD上下行配置來說，LTE TDD上行HARQ的定時關系如圖2所示（其中RTT是10ms）。

4.1.2 關于LTE FDD系統(tǒng)

在這個系統(tǒng)之中，具備相同數(shù)目的上下行子幀，故反饋的ACK/HACK和數(shù)據(jù)之和可以形成一一對應的關系；并且具備簡單清除的HARQ過程，其HARQ的定時關系主要體現(xiàn)為：ACK/NACK的定時信息被子幀i所收到，總是與在子幀i-4發(fā)送的數(shù)據(jù)對應；另外，從下行異步HARQ中看，當把ACK/NACK收到之后，對于發(fā)送的新數(shù)據(jù)或重傳數(shù)據(jù)與之前所發(fā)送的數(shù)據(jù)之間沒有很確定的對應關系，但對于上行同步HARQ而言，其發(fā)送新數(shù)據(jù)或重傳數(shù)據(jù)總是在i+4時刻。

4.2 HARQ的最大并發(fā)進程數(shù)

“停-等”這種機制被運用于LTE之中的HARQ，所以在HARQ的并發(fā)過程之中，對于ACK/NACK反饋的接收要經(jīng)一段時間的等候，之后對于下一次有關新數(shù)據(jù)的重傳或者發(fā)送才能夠做出判斷。對于資源利用率的提升，LTE是運用并發(fā)多個進程的方式來達成的。在LTE FDD系統(tǒng)中，其HARQ最大的并發(fā)進程數(shù)是八個。對LTE TDD這個系統(tǒng)來說，由于受到上下行子幀配置的約束，故相關HARQ的最大進程數(shù)，主要由其上下行的發(fā)送以及其上下行子幀的配置情況決定的；針對不相同上下行子幀的配置，相關TDD系統(tǒng)的HARQ的最大進程數(shù)量如表1所示。

5.結束語

綜上所述，本文重點研究了兩種主流LTE技術的區(qū)別，通過分析關鍵過程與系統(tǒng)設計的差異，闡述了兩個系統(tǒng)的主要差異。與FDD這種雙工方式比較，TDD這種雙工方式本身所固有的特征，對于下一代移動通信系統(tǒng)對頻率配置趨勢及帶寬的要求可以做到更好的滿足，特別是在頻譜利用等方面，TDD系統(tǒng)具備比較的優(yōu)勢。

參考文獻

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