LTE TDD與LTE FDD的差異研究

范偉彪

【摘要】隨著科技的飛速發展，第三代移動通信的發展也隨之迎來，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，雖然協議制定中已經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在技術規范上有非常大的統一性存在，其表現在擁有相同的層二與層三結構，而物理層的區別是幀結構，TDD為了實現和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的目標是實現標準化的統一，但是因為雙工方式的不同，LTE TDD與LTE FDD在系統調度和控制、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，FDD是在分離的兩個對稱頻率信道上展開發送和接收，用保護頻段來分離發送和接收信道。FDD應當采用成對的頻率，憑借頻率來區別上下行鏈路，其單方向的資源在時間中是持續的。FDD在支持對稱業務的時候，能夠利用上下行的頻譜，但是在支持非對稱業務的時候，頻譜利用率將會很大的下降。

TDD通過時間來分離發送和接收信道。在TDD方式的移動通信系統之中，發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送信號給移動臺，此外的時間通過移動臺發送信號給基站，移動臺和基站之間要協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，使其在對非對稱數據業務的支持、頻段的要求、收/發射頻單元的共用、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、系統收發間干擾、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在以下幾個方面：

4.1.1 基于HARQ的定時關系

關于LTE TDD系統。這個系統具備互不連續的上下行子幀，并且有很多的配置方式，進而帶來數目都不相同的上下行子幀，導致其反饋關系不能呈現出一一對應的關系。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，只有在下行子幀產生的時候，eNodeB才能夠對ACK/NACK展開反饋，就算UE已經收到反饋，也只有在上行子幀出現后，才能夠把新數據或重傳數據展開發送。依據在TDD中，其上下行時隙具備不同上下行配置這一特點，有關的協議為TDD這個系統，在重傳數據、發送新數據和反饋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生的數據相對應；ACK/NACK被子幀i收到后，有關新數據或重傳數據的發送一般是由子幀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當作數據的傳輸信道，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

在這個系統之中，具備相同數目的上下行子幀，故反饋的ACK/HACK和數據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為：ACK/NACK的定時信息被子幀i所收到，總是與在子幀i-4發送的數據對應；另外，從下行異步HARQ中看，當把ACK/NACK收到之后，對于發送的新數據或重傳數據與之前所發送的數據之間沒有很確定的對應關系，但對于上行同步HARQ而言，其發送新數據或重傳數據總是在i+4時刻。

4.2 HARQ的最大并發進程數

“停-等”這種機制被運用于LTE之中的HARQ，所以在HARQ的并發過程之中，對于ACK/NACK反饋的接收要經一段時間的等候，之后對于下一次有關新數據的重傳或者發送才能夠做出判斷。對于資源利用率的提升，LTE是運用并發多個進程的方式來達成的。在LTE FDD系統中，其HARQ最大的并發進程數是八個。對LTE TDD這個系統來說，由于受到上下行子幀配置的約束，故相關HARQ的最大進程數，主要由其上下行的發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系統的HARQ的最大進程數量如表1所示。

5.結束語

綜上所述，本文重點研究了兩種主流LTE技術的區別，通過分析關鍵過程與系統設計的差異，闡述了兩個系統的主要差異。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系統具備比較的優勢。

參考文獻

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