FDD还是TDD的区别.docx
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FDD还是TDD的区别
在现今,3G还未全面广泛应用,4G就已经开始大规模的宣传。
从近期获悉,中国移动将会采用自主知识产权的TD-LTE制式。
除TD-LTE之外,世界上广泛采用的一种4G标准还有FDD-LTE。
本文将为你介绍这两种4G网络模式。
4G网络
4G即是第四代移动电话行动通信标准(英语:
fourthgenerationofmobilephonemobilecommunicationsstandards,缩写为4G),也是3G之后的延伸。
这套无线通信标准,从技术标准的角度看,按照ITU的定义,静态传输速率达到1Gbps,用户在高速移动状态下可以达到100Mbps,就可以作为4G的技术之一。
另一方面,4G系统双工方式的选择,是FDD还是TDD这个问题,还悬而未决,FDD和TDD模式都互有技术上的优势和挑战。
在4G网络中谁占据更大的市场份额,要看市场需求和竞争的需要,同时还要结合各国国情、各运营商的具体情况以及市场竞争等因素。
3G时代的TDD和FDD
只要是双向通信,就需要一定的双工工作模式。
当前2G和3G通信领域使用双工模式主要是频分双工和时分双工,即FDD(FrequencyDivisionDuplex)与TDD(TimeDivisionDuplex),它们是各种无线系统中常用的双工方式。
在现有的3G有三大主流技术标准:
WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA,虽然它们都属于CDMA技术,但是从它们的主要应用方面可分为两类:
WCDMA、CDMA2000属于FDD标准;而TD-SCDMA属于TDD标准。
另外,3.5G的HSDPA系统中兼有FDD和TDD,而4G的前驱MobileWiMAX兼有TDD、FDD、半双工FDD。
如图1所示,FDD和TDD具体的特征是:
(1)FDD采用两个对称的频率信道,发送和接收信道之间存在着一定的频段保护间隔。
如GSM、CDMA1X的收发信道间隔为45MHz,WCDMA的间隔为190MHz。
(2)TDD的发送和接收信号在同一频率信道的不同时隙中进行,彼此之间采用一定的保证时间予以分离。
它不需要分配对称频段的频率,在进行不对称的数据传输时,可充分利用有限的频谱资源。
图1 FDD和TDD双工
TDDv.s.FDD:
孰优孰劣?
采用FDD的移动系统与采用TDD的移动系统相比,互有以下优缺点:
(1)FDD必须使用成对的收发频率。
在支持以语音为代表的对称业务时能充分利用上下行的频谱,但在进行以IP为代表非对称的数据交换业务时,频谱的利用率则大为降低,约为对称业务时的60%。
而TDD则不需要成对的频率,通信网络可根据实际情况灵活地变换信道上下行的切换点,能有效地提高系统传输不对称业务时的频谱利用率。
(2)根据ITU(国际电信联盟) 对3G的要求,采用FDD模式的系统的最高移动速度可达500千米/小时(138米/秒),而采用TDD模式的系统的最高移动速度只有12千米/小时(3.3米/秒)。
这是因为,目前TDD系统在芯片处理速度和算法上还达不到更高的标准。
(3)采用TDD模式工作的系统,上、下行工作于同一频率,其电波传输的一致性使之适用智能天线技术,可有效减少多径干扰,提高设备的可靠性。
而收、发采用一定频段间隔的FDD系统则难以采用。
据测算,TDD系统的基站设备成本比FDD系统的基站成本低约20%~50%。
(4)在抗干扰方面,使用FDD可消除邻近蜂窝区基站和本区基站之间的干扰,FDD系统的抗干扰性能在一定程度上好于TDD系统。
根据FDD、TDD模式以上不同的特点,在3G移动网络中,它们各自有着不同的适用范围:
(1)采用FDD系统多是连续控制,适应于大区制的国家和国际间覆盖漫游,适合于对称业务(如话音、交互式适时数据等)。
(2)采用TDD系统多是时间分隔控制,适用于城市及近郊等高密度地区的局部覆盖和对称及不对称数据业务。
特别是它的不对称传输数据的功能,尤为适合接入基于IP的各种数据业务。
因为,在Internet的数据传输过程中,往往要求下行速率远大于上行速率。
TDD和FDD共存4G网络?
目前有研究利用邻近信道使TDD和FDD共存的情况,在这种情况下,运营商可以在邻近通道上使用不同的双工模式。
这是因为TDD适合微蜂窝,其服务小区半径小,信号切换频繁,容易掉线,因而对高速移动的支持较差。
而由于FDD比TDD适合于大区,因此在FDD宏蜂窝里加小TDD蜂窝的混合型网络结构被提出。
这种混合FDD/TDD系统在最近有可能被实现。
在混合的FDD/TDD系统中,一些没有充分利用的FDD通道将由TDD通道代替,以支持非对称数据流。
混合系统也允许运营商逐渐从现有的FDD系统逐渐过渡到TDD系统上来。
TDD和FDD系统共存的最大因素为TDD和FDD之间的干扰,它是两系统能够共存的最大瓶颈。
如图2,当TDD与FDD工作于相邻频段时,需考虑彼此间的干扰问题,即TDD系统可能对FDD系统造成于扰,FDD系统也可能对TDD系统造成干扰。
为克服TDD中心站对FDD中心站的干扰,在TDD工作频段与FDD频段间就需要设置保护带。
图2FDD与TDD混合网络之间的干扰
在4G系统中,如果干扰没有超过一定的范围,FDD和TDD这两种就可以运行在同一波段内,这种情况适用于室内模型:
室外的蜂窝用FDD,室内的蜂窝在同一频段上用TDD,而建筑物的墙和隔离物可以减轻TDD和FDD之间的干扰。
4G对TDD和FDD的选择
FDD上下行信号被不同频率隔离,因此需要对称频谱。
对语音应用来说,上下行流量是对称的,因此FDD在2G和3G蜂窝网络中效率很高。
而TDD上下行信号在时域上是分开的,它具有上下行流量的非对称性和单一频谱的灵活性,然而TDD在宏小区覆盖方面面临困难,目前仅仅在热点业务中应用,像TDS-CDMA。
图3从3G到4G的应用演进
不过,因为TDD在高带宽的多媒体应用中上下行流量的非对称性和单一频谱的灵活性,更适合基于IP的数据业务,在核心网、移动网IP化的潮流下,TDD在各种下一代无线网络中都得到了重视。
如图3和图4所示,在4G网络时代,视频流媒体、交互Web等下行流占据绝对优势,也因此人们对TDD在4G的应用充满了期待,TDD受到了下一代无线系统WiMAX和IEEE802.20的关注。
然而在目前,TDD模式在运营中还面临一系列技术问题,如交叉时隙干扰、操作干扰、转接时延以及发送信道状态信息超时,所以使用单一模式的TDD还是不现实的。
TDD和FDD在技术特点上各有各的优势,中国是世界第一移动大国,频谱资源日益短缺是移动网络建设迫切需要解决的第一问题。
对频谱资源,每一个人都会明白:
FDD频谱资源紧张,TDD频谱资源丰富。
在这一点上,TDD的优势更明显一些,所以在中国,从TDS-CDMA3G到4G的各个阶段,都将更倾向于使用TDD技术。
3GPP组织
3GPP是通信规则的制定者,1998年12月成立,由欧洲、日本、中国、美国的权威组织构成,主要目的是为推进3G标准化工作,制定了WCDMA、TD-SCDMA标准。
2004年时,又启动LTE(准4G技术)项目。
2008年,正式立项LTE-Advanced。
TD-LTE也叫LTETDD,TDD即指时分双工(Time-divisionduplex)。
值得注意的是,中国媒体普遍将TD-LTE宣传为中国国产标准,事实上其技术属于LTE(长期演进技术)。
中国政府和企业是TD-LTE的主要推动者。
TD-LTE的升级版叫做TD-LTEAdvanced,这才是真正的4G标准。
中国移动主导推送TD-LTE发展
TD-LTE与TD-SCDMA实际上没有关系,TD-SCDMA是CDMA(码分多址)技术,TD-LTE是OFDM(正交频分复用)技术。
两者从编解码、帧格式、空口、信令,到网络架构,都不一样。
FDD-LTE
FDD(频分双工)是该LTE技术的双工模式之一,应用FDD(频分双工)式的LTE即为FDD-LTE。
由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素,FDD-LTE的标准化与产业发展都领先于TDD-LTE。
FDD-LTE已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种4G标准。
FDD-LTE被多个国家运营商采用
FDD模式的特点是在分离(上下行频率间隔190MHz)的两个对称频率信道上,系统进行接收和传送,用保证频段来分离接收和传送信道。
FDD模式的优点是采用包交换等技术,可突破二代发展的瓶颈,实现高速数据业务,并可提高频谱利用率,增加系统容量。
TD-LTE是时分多址的LTE,FDD-LTE是频分多址的LTE。
简单的说,时分就是不同的用户占用不同的时间,而频分是不同的用户占用不同的频率。
频分双工(FDD)和时分双工(TDD)是两种不同的双工方式。
FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送,用保护频段来分离接收和发送信道。
FDD必须采用成对的频率,依靠频率来区分上下行链路。
FDD在支持对称业务时,能充分利用上下行的频谱,但在支持非对称业务时,频谱利用率将大大降低。
两者的工作原理区别
TDD用时间来分离接收和发送信道。
在TDD方式的移动通信系统中,接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载,其单方向的资源在时间上是不连续的,时间资源在两个方向上进行了分配。
某个时间段由基站发送信号给移动台,另外时间由移动台发送信号给基站,基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。
从上图的英文版可以看到,横坐标为时间轴,而竖坐标为频率轴。
DL代表下行数据,而UL代表上行数据。
FDD方式下,上行数据与下行数据在同一对称频率上,需要同时传输,优势在于频率宽度大,数据传输速度快。
但如果遇到非对称业务,如下载东西等,下行数据会远远大于上行,因此上行数据的频率信道便会被占用。
TDD方式下,上下行数据在同一时间里面并不需要一起传输,因此其可以根据上下行的数据大小动态进行分配,对于频率信道的利用率更好。
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