FDD―LTE和TDD―LTE的技术差异分析.docx

1、FDDLTE 和 TDDLTE 的技术差异分析 摘 要： 3GPP制定的 LTE技术同时支持 FDD和 TDD两种制式来实现对频谱资源的有效利用，虽然两种制式的协议非常相似，但因为两种不同的双工模式而形成的差异依然存在。文章通过对两种制式的对比分析，以期使网络布局能够得到更好的优化。 下载 关键词： FDD-LTE； TDD-LTE；制式的对比 中图分类号： TN929.533 文献标识码： A 文章编号： 1006-8937（ 2015）23-0006-02 社会的发展和经济的进步，无线通信技术已经从模拟通信转向数字通信，无线通信技术已经从仅仅承载文字信息到传输文本、音频、视频、图像、传真等

2、业务，人们对于通信业务的多样化服务的要求和无线通信更高传输速度的要求，会推动无线通信技术的进一步发展。 为了实现无线通信技术的进一步发展，国际标准化组织 3GGP 在 3G 技术的基础上进一步推进，制订了新的 LTE（ long term evolution，长期演进）。LTE 是第三代移动通信的演进性技术，依据其双工方式的不同，可分为 FDD（频分双工）和 TDD（时分双工）两种制式。 FDD-LTE 和 TDD-LTE 从标准制定之初，就获得了国际主流通信运营商和设备商的支持和认可。 3GPP 组织在进行 FDD-LTE 和 TDD-LTE 的标准制定工作时，就尽量用相同的规范来实现两种制

3、式的协议。 分析 FDD-LTE 和 TDD-LTE 两种制式差异有助于我们更好地了解两者的特点。 1 FDD-LTE 和 TDD-LTE 两种制式在宏观上的比较 1.1 上下行信道的比较 TDD-LTE 上下行使用相同频段的信道，并且在上下行的信息流存在一定时间的保护间隔。而 FDD-LTE在上下行使用的是不同频段，在上下行信道之间存在一定带宽的保户带。 1.2 两种制式的工作频段不同 FDD-LTE 的上行和下行频带集中在 BAND1 14、 BAND 17 26。 TDD-LTE 的上行和下行频带集中在 BAND33 43。 1.3 协议栈的比较 在 LTE 标准制定的时候， 3GPP

4、组织就尽量用相同 的规范来实现两种制式的协议，所以在基站（ eNodeB）的协议栈中，无论是在控制层（ C-Plane）和用户层（ U-Plane），两种制式都使用基本相同的协议。 在控制层（ C-Plane）使用的协议由高层到底层的顺序依次为： NAS、 RRC、PDCP、 PLC、 MAC、 PHY。 在用户层（ U-Plane）使用的协议由高层到底层的顺序依次为： PDCP、 PLC、MAC、 PHY。 1.4 协议标准 FDD-LTE 和 TDD-LTE 所制定的协议标准绝大部分相同，这些协议标准的一部分，见 表 1。 相较于 3G 时代的 TD-SCDMA/WiMAX 和 WCDMA

5、 的差异， FDD-LTE 和 TDD-LTE的差异显著缩小。 2 FDD-LTE 和 TDD-LTE 两种制式技术差异比较 2.1 双工方式差异 FDD-LTE和 TDD-LTE两种制式差异的本质原因是 TDD与 FDD双工方式不同。TDD 用时间来分离接收和发送信道。 FDD 是在分离的两个对称频率信道上进行发送和接收，用保护频段来分离接收和发送信道。时分双工 TDD示意图，如图 1 所示。 在 TDD 方式的移动通信系统中， 上行和下行使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，并且从时间轴来看，其在单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在上下行两个方向进行了分配。基站（ eNB）和用户

6、设备（ UE）之间需采用相同的时间分配模式才能顺利配合。频分双工 FDD 示意图，如图 2 所示。 FDD 必须采用成对的频率，依靠频率来区分上下行链路，其单方向的资源在时间上是连续的。 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。 2.2 无线帧格式不同 3GPP 定义的 TD-LTE 的 帧结构为 Type2，如图 3 所示。每个 10 ms 无线帧包括两个长度为 5 ms 的半帧，每个半帧由 4 个数据子帧和 1 个特殊子帧组成所示。特殊子帧包括 3 个特殊时隙： DwPTS， GP 和 UpPTS，总长度为 1 ms。 FDD模式下，

7、10 ms的无线帧被分为 10个子帧，每个子帧包含两个时隙，每时隙长 0.5 ms， FDD-LTE 的帧结构，如图 4 所示。 LTE 支持 5 ms 和 10 ms 上下行切换点。对于 5 ms 上下行切换周期，子帧2和子帧 7总是用作上行。对于 10 ms上下行切换周期，每个半帧都有 DwPTS；只 在第 1 个半帧内有 GP 和 UpPTS，第 2 个半帧的 DwPTS 长度为 1 ms。 UpPTS和子帧 2 用作上行，子帧 7 和子帧 9 用作下行。 在 LTE 中 TDD 与 FDD 帧结构最显著的区别在于：在 TDD- LTE 的 Type2 帧结构中存在 1 ms 的特殊子帧

8、（ Subframe），该子帧由三个特殊时隙组成： DwPTS、 GP 和 UpPTS。 DwPTS 可以看作是一个特殊的下行子帧，它的长度可配置为 3 12 个 OFDM 符号。 UpPTS 子帧不发送任何控制信令或数据， UpPTS 的可配置长度为 1 2 个OFDM符号，当 为 2个 OFDM符号时用于短 RACH或 Sounding RS。 GP长度为 110 个 OFDM 符号，它保证距离天线远近不同的用户设备（ UE）上行信号在基站（ eNB）的天线空口对齐，同时提供上下行的转化时间， GP 的大小决定了支持小区半径的大小， TDD-LTE 最大支持 100 km，避免上下行基站间

9、的相互干扰。 2.3 同步信号的设计不同 FDD-LTE 和 TDD-LTE 同步信道的不同也是两种制式主要的技术不同方面之一。 虽然同步信号的不同也体现在 TDD帧结构与 FDD帧结构的方面，但是这种差异能 使终端在接入网络的最开始阶段就可以检测出网络的双工方式，能够显著的区分两种制式。同步信号用于用户设备（ UE）对小区进行搜索时获取时间、频率、同步和小区标识， LTE 中用于小区搜索的同步信道包括主同步信号（ PSS）和辅同步信号（ SSS），周期是 5 ms。 在 FDD-LTE 和 TDD-LTE 这两种帧结构中，同步信号位于不同的位置：在FDD-LTE帧结构中， FDD中 PSS位

10、于子帧 1和 5的最后一个符号， SSS位于子帧 0 和子帧 5 的倒数第二个符号。 SSS 位于第一个子帧和第六个子帧的中间位置；而 TDD-LTE 帧结构 中， SSS 在子帧 0 和子帧 5 的最后一个符号， PSS位于特殊子帧 DwPTS 的第三个符号。 在两种帧结构中，同步信号在无线帧中的绝对位置不相同由于同步信号是终端进行小区搜索时最先检测的信号，这样不同的相对位置的设计使得终端在小区搜索的初始阶段就可以检测出网络的双工方式是 FDD 或是 TDD。 3 TDD-LTE 和 FDD-LTE 的组网性能对比 3.1 频谱配置 频段资源是无线通信中最宝贵的资源，随着移动通信的发展，移动

11、通信承载的业务越来越多样化，对于频谱的需求日益增加。 FDD-LTE 的上行和下行频带集中在 BAND1 14、 BAND 17 26，这种双工方式占用了大量的频段资源，同时一些零散频谱资源由于不能被频分双工使用而闲置，造成了频谱浪费。由于 TDD系统支持非对称时隙配比，可以根据不同的业务类型调整上下行时间配比，在 FDD双工系统所不易使用的零散频段上，具有一定的频谱灵活性，能有效的提高频谱利用率。总体上 TDD-LTE 的频谱效率优于FDD-LTE。 3.2 覆盖能力 在相同频段（ 2.6 G）情况下， FDD-LTE 的上行覆盖半径优于 TDD-LTE12%，FD-LTE 的下行行覆盖半径优于 TDD-LTE13%， 覆盖能力见表 2。 4 结 语 通过对移动通信 LTE 技术中两种最主流的系统的对比分析，可以详细的了解两种制式的特点以及两种制式存在的技术差异，深刻理解两种先进的移动通信技术标准，并更好地运用这两种技术标准，能有效的提升移动通信运营商的网络服务质量，使网络布局得到更好的优化。 参考文献： 莫宏波，朱新宁 .LTE TDD 与 LTE FDD 的关键过程差异分析 J.电信科学，2010，（ 2） . 龙紫薇，徐晓东 .LTE TDD 与 LTE FDD 技术简介和比较 A.中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集