双工方式 FDD vs TDD |
频分双工(FDD) |
收发信各占用一个频率。 |
优点是收、发信号同时进行,时延小,技术成熟,缺点是设备成本高。 |
时分双工(TDD) |
收发信使用同一个频率,但使用不同时隙。 |
优点是频谱利用灵活,上、下行使用相同的频率,传输特性相同,有利于 |
使用智能天线,无收发间隔要求,支持不对称业务,设备成本低等。 |
缺点是小区半径小,抗快衰落和多普勒效应的能力低于FDD,终端移动速度不能超过120km/h。 |
说到LTE,大家马上想到的是4G,而说到4G,很多人头脑中出现的就是TDD LTE,因为我国首发的4G牌照是TDD LTE,目前现行的也是TDD LTE,运营商方面主要为中国移动所主导。不过随着FDD LTE牌照即将发布,中国联通和中国电信将采用FDD LTE或TDD LTE+FDD LTE混合组网的方式,于是更多人开始关心FDD LTE。
FDD LTE和TDD LTE分别是LTE的两种不同的系统模式。两者大部分的基础技术都是一样的,主要区别在于FDD为频分双工,而TD为时分双工。两者并不互相兼容。
一、TDD LTE是单通道,适合热点区域覆盖
手机想上网,必须要建立上行和下行的通道。例如,你点击微信,手机会通过上行通道发送一个请求,然后微信服务器通过下行通道,把你最新的未读消息传到你的手机上。
TDD LTE发射和接收信号是在同一频率信道的不同时隙中进行的,彼此间采用一定的保证时间予以分离。目前,已有18个国家开通了23个TDD LTE商用网络,总用户数超过500万。
TDD LTE采用一个频率,既负责上传,又负责下载,资源利用率高。很多用户可能会觉得,一个通道容易造成交通拥堵。其实,日常生活中,大部分手机用户利用下行通道较多,而上行通道较少,因此,在更多的时候,一个通道并不会发生“堵车”的情况。由于这样的工作方式,TDD LTE更适合热点区域覆盖。人们在使用手机时,更多的是阅读、观赏和下载,很少的时间用于上传。如果手机的无线网络是可见的,你会发现下载通道上数据川流不息,上传通道却很少被使用。因此,在使用手机很多的人口密集区域,频段资源较为紧张,比较适合建设TDD LTE基站。
二、FDD LTE是双行道,适合广域覆盖
与TDD LTE不同的是,FDD LTE采用两个对称的频率信道来分别发射和接收信号,发射和接收信道之间存在着一定的频段保护间隔。
也就是说,为了建立起上行和下行的通道,FDD通过频率来分割,在两个对称频率上,一个管下载,一个管上传。就好像是双车道,两个方向的汽车互不干扰,畅通无阻。
TDD LTE的优势在于,它将上传和下载通道合并为一个,然后通过时间来灵活控制,例如分配给下载的时间占70%,上传占30%,这样,你会发现整个通道的车流总是满的,资源利用率更高。但是,TDD LTE尽管特别经济,却也不能全部采用。在用户密集的热点区域,频段资源很紧张,这时候,FDD的“双车道”就显得很浪费,TDD更适合。但由于TDD在上行方面受限,基站覆盖范围小于FDD,因此,在非热点的广覆盖区域(城郊、乡镇和公路)上,TDD需要比FDD建设更多基站,成本太高。
三、TDD和FDD之间有什么区别
下面,我们分别列出两者的优缺点(以FDD来对比说明)
(1)使用TDD技术时,只要基站和移动台之间的上下行时间间隔不大,小于信道相干时间,就可以比较简单的根据对方的信号估计信道特征。而对于一般的FDD技术,一般的上下行频率间隔远远大于信道相干带宽,几乎无法利用上行信号估计下行,也无法用下行信号估计上行;这一特点使得TDD方式的移动通信*在功率控制以及智能天线技术的使用方面有明显的优势。但也是因为这一点,TDD系统的覆盖范围半径要小,由于上下行时间间隔的缘故,基站覆盖半径明显小于FDD基站。否则,小区边缘的用户信号到达基站时会不能同步。
(2)TDD技术可以灵活的设置上行和下行转换时刻,用于实现不对称的上行和下行业务带宽,有利于实现明显上下行不对称的互联网业务。但是,这种转换时刻的设置必须与相邻基站协同进行。
(3)与FDD相比,TDD可以使用零碎的频段,因为上下行由时间区别,不必要求带宽对称的频段。
(4)TDD技术不需要收发隔离器,只需要一个开关即可。
(5)移动台移动速度受限制。在高速移动时,多普勒效应会导致快衰落,速度越高,衰落变换频率越高,衰落深度越深,因此必须要求移动速度不能太高。例如在使用了TDD的TD-SCDMA系统中,在目前芯片处理速度和算法的基础上,当数据率为144kb/s时,TDD的最大移动速度可达250km/h,与FDD系统相比,还有一定差距。一般TDD移动台的移动速度只能达到FDD移动台的一半甚至更低。
(6)发射功率受限。如果TDD要发送和FDD同样多的数据,但是发射时间只有FDD的大约一半,这要求TDD的发送功率要大。当然同时也需要更加复杂的网络规划和优化技术。
混合组网最佳
有专家表示,TDD LTE和FDD LTE完全可以看做一个系统,仅是在业务实现上有一定的技术区别。因此,国际上有了将TDD LTE与FDD混合组网的模式,发挥两者各自长处,TDD LTE用于热点区域覆盖,FDD用于广域覆盖。
由于有着共同的技术基础,TDD LTE与FDD在混合组网方面有着非常好的前景。这也是当年国际电联在制定4G标准时所期望实现的——即尽量降低不同标准之间物理层的差异,让网络标准最终走向融合。
中移动在香港的4G网络中即采用了TDD LTE与FDD混合组网的方式,积累了这方面的经验。从目前得到的消息看,工信部也即将组织运营商开展混合组网的验证。