大家好,我是小棗君。
大家都知道,LTE通常分為FDD LTE和TDD LTE。
提起TDD,稍微懂一點(diǎn)通信的同學(xué),一定會(huì)想到中國(guó)移動(dòng)。
是的,一直以來(lái),中國(guó)移動(dòng)就是TD/TDD的代名詞。因?yàn)閺?G時(shí)代開(kāi)始,中國(guó)移動(dòng)就沾上了TD,使用的是TD-SCDMA這個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)。
到了4G時(shí)代,中國(guó)移動(dòng)可以說(shuō)是“命里帶T”,被工信部“光榮”授予了TDD LTE牌照。
而中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信,3G時(shí)代分別用的WCDMA和CDMA2000技術(shù),到了4G時(shí)代,攜手走向FDD LTE(雖然名義上也有TDD)。
那么,問(wèn)題來(lái)了,為什么大家提到TD的時(shí)候,總有談虎色變、一臉嫌棄?為什么中國(guó)移動(dòng)搞TD-SCDMA和TDD LTE,總是讓人覺(jué)得掉進(jìn)大坑?
難道TDD就是不如FDD嗎?它們之間,到底有什么區(qū)別呢?
今天,小棗君就給大家解釋一下這個(gè)問(wèn)題。
FDD和TDD,分別是什么?
其實(shí),F(xiàn)DD和TDD,從本身字面上來(lái)說(shuō),只是代表了兩種不同的雙工方式:
TDD,時(shí)分雙工(Time Division Duplexing)
FDD,頻分雙工(Frequency Division Duplexing)
什么叫“雙工”?
我和你通信,像廣播一樣,只能我說(shuō)你聽(tīng),是單工;像對(duì)講機(jī)一樣,同一時(shí)間只能一方說(shuō),另一方聽(tīng),就是半雙工;如果雙方可以同時(shí)說(shuō)和聽(tīng),就是全雙工。
TDD和FDD的區(qū)別,通過(guò)下面的圖就能看出來(lái):
注意箭頭的方向
舉個(gè)例子,它們倆就像雙車(chē)道和單車(chē)道。
FDD:雙車(chē)道,一個(gè)車(chē)道只能走一個(gè)方向,雙向互不干擾。
TDD:?jiǎn)诬?chē)道,不同時(shí)間允許走不同的方向。
所以,給FDD分配頻段,一般都是成對(duì)分配——給一個(gè)頻段發(fā)送,另外再給一個(gè)頻段接收。 而TDD呢?只會(huì)給一個(gè)頻段。
那么,是不是TDD就節(jié)約頻段資源啦?別急,待會(huì)我再告訴大家。
雖然看上去TDD和FDD區(qū)別很大,但是從整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),F(xiàn)DD LTE和TDD LTE的區(qū)別很小。
核心網(wǎng)完全一樣,無(wú)線接口協(xié)議上,兩者絕大部分都是相同的:
TDD和FDD,區(qū)別就在于物理層(physical layer,PHY)。
什么是幀?
在之前小棗君的文章里(鏈接在此),我提到過(guò)RB(資源塊),也提到了“時(shí)隙”。
它們都是移動(dòng)通信物理層的關(guān)鍵概念,是組成通信資源的基本單位。
時(shí)隙再往上,就是幀了。
簡(jiǎn)單理解,幀也是數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體單位,就是上節(jié)課所說(shuō)的“豆腐塊”。
LTE共支持兩種無(wú)線幀結(jié)構(gòu):
Frame structure type 1 (適用于FDD)
Frame structure type 2 (適用于TDD)
為了方便理解,我們就叫FDD幀結(jié)構(gòu)和TDD幀結(jié)構(gòu)吧。
請(qǐng)拿手機(jī)的童鞋旋轉(zhuǎn)90°。電腦前的童鞋,只能向右歪頭90°了。。。
這就是一個(gè)FDD幀結(jié)構(gòu)的樣子。
無(wú)線幀,也叫無(wú)線系統(tǒng)幀,它的長(zhǎng)度是10ms。
為什么無(wú)線幀的長(zhǎng)度是10ms?
這就需要一點(diǎn)大學(xué)“信號(hào)與系統(tǒng)”方面的知識(shí)了。
它是這么得出來(lái)的:
暈了沒(méi)?
沒(méi)關(guān)系,請(qǐng)記住,一個(gè)無(wú)線幀是10ms,就OK了。
一個(gè)無(wú)線幀,包括10個(gè)子幀。每個(gè)子幀,包括2個(gè)時(shí)隙。
1 slot(時(shí)隙)= 0.5 ms
1 subframe(子幀) = 1 ms
1 frame(無(wú)線幀) = 10ms
現(xiàn)在,我們?cè)賮?lái)看TDD幀結(jié)構(gòu)。
請(qǐng)大家繼續(xù)翻轉(zhuǎn)手機(jī)90°,or 向右歪頭90°。
大家發(fā)現(xiàn),TDD幀結(jié)構(gòu)比FDD幀結(jié)構(gòu)復(fù)雜,是不?
確實(shí)如此。。。
TDD幀結(jié)構(gòu)里面,除了無(wú)線幀和子幀之外,中間還有一個(gè)“半幀”。
一個(gè)無(wú)線幀,包括2個(gè)半幀。每個(gè)半幀,包括5個(gè)子幀。
1 slot(時(shí)隙)= 0.5 ms
1 subframe(子幀) = 1 ms
1 half-frame(半幀)= 5 ms
1 frame(無(wú)線幀) = 10ms
大家一定發(fā)現(xiàn)了,1號(hào)、6號(hào)子幀與其它子幀不太一樣啊。。。
DwPTS、GP、UpPTS,這3個(gè)家伙是什么鬼?
是的,1號(hào)和6號(hào)子幀,叫做特殊子幀。
特殊子幀里面包括3個(gè)特殊時(shí)隙:
DwPTS : Downlink Pilot Time Slot 下行導(dǎo)頻時(shí)隙
GP : Guard Period 保護(hù)間隔
UpPTS : Uplink Pilot Time Slot 上行導(dǎo)頻時(shí)隙
大家知道,TDD在一條馬路上來(lái)回開(kāi)車(chē),當(dāng)然會(huì)存在控制和調(diào)度問(wèn)題。
為了節(jié)省網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo),TD-LTE允許利用特殊時(shí)隙DwPTS和UpPTS傳輸系統(tǒng)控制信息。
GP用于上行和下行的隔離。小區(qū)半徑越大,GP就應(yīng)該越大。
其實(shí),大家都應(yīng)該能夠理解,對(duì)于同一個(gè)車(chē)道,會(huì)存在不同的運(yùn)輸場(chǎng)景:
A到B的車(chē)多(不對(duì)稱(chēng))
B到A的車(chē)多(不對(duì)稱(chēng))
A到B和B到A的車(chē)一樣多(對(duì)稱(chēng))
如果你是FDD,那么,遇到上下行車(chē)輛不均衡的情況,就會(huì)出現(xiàn)資源浪費(fèi):
搞TDD,雖然會(huì)帶來(lái)一些管理上的開(kāi)銷(xiāo),但總體上還是提高了資源的利用率。
在TDD幀結(jié)構(gòu)里面,就根據(jù)不同的場(chǎng)景,定制化設(shè)計(jì)了不同的時(shí)隙配比方式。
D : Downlink subframe 下行子幀
U : Uplink subframe 上行子幀
S : Special subframe 特殊子幀
那個(gè)5ms和10ms是什么意思呢? 代表轉(zhuǎn)換周期。
轉(zhuǎn)換周期為5ms,表示每5ms就有一個(gè)特殊時(shí)隙。每10ms有兩個(gè)上下行轉(zhuǎn)換點(diǎn)。適合時(shí)延要求高的場(chǎng)景。
轉(zhuǎn)換周期為10ms,表示每10ms就有一個(gè)特殊時(shí)隙。對(duì)時(shí)延的保證略差。但是系統(tǒng)損失的容量較小。
魚(yú)與熊掌,不可兼得啦。
綜上所述,TDD相對(duì)于FDD,有哪些優(yōu)勢(shì)呢?
優(yōu)勢(shì)如下:
能夠靈活配置頻率,使用FDD不易使用的零散頻段;
可以通過(guò)調(diào)整上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn),靈活支持非對(duì)稱(chēng)業(yè)務(wù);
具有上下行信道一致性,基站的接收和發(fā)送可以共用部分射頻單元,降低了設(shè)備成本;
接收上下行數(shù)據(jù)時(shí),不需要收發(fā)隔離器,只需要一個(gè)開(kāi)關(guān)即可,降低了設(shè)備的復(fù)雜度。
缺點(diǎn)也很明顯:
TDD系統(tǒng)上行鏈路發(fā)射功率的時(shí)間比FDD短,因此TDD基站的覆蓋范圍明顯小于FDD基站;
TDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻,無(wú)法進(jìn)行干擾隔離,系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾;
為了避免與其他無(wú)線系統(tǒng)之間的干擾,TDD需要預(yù)留較大的保護(hù)帶,影響了整體頻譜利用效率;
因?yàn)楦咚龠\(yùn)動(dòng)下信道變化快,TDD分時(shí)系統(tǒng)導(dǎo)致手機(jī)報(bào)告的信道消息有所延遲,所以TDD系統(tǒng)在高速場(chǎng)景下不如FDD。
總而言之,大家不要對(duì)TD-LTE抱有偏見(jiàn),TDD在很多應(yīng)用場(chǎng)景下,還是有它的優(yōu)勢(shì)滴。如果TDD和FDD融合組網(wǎng),那也是一個(gè)很不錯(cuò)的選擇喲!
哦,對(duì)了,差點(diǎn)忘記TD-SCDMA了。
不過(guò),忘了也沒(méi)關(guān)系。我倒是建議大家忘掉它。據(jù)了解,中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)把這個(gè)TD-SCDMA退網(wǎng)退得差不多了。。。
如果大家一定要記住它,那么,只需要記住一點(diǎn)就夠了——TDD LTE和FDD LTE之間的差距,比3G時(shí)代TD-SCDMA和WCDMA之間的差距,小得多。毫無(wú)疑問(wèn),TD-SCDMA是一個(gè)很“不OK”的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
好啦!今天就介紹到這里哈! 感謝大家的觀看!
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