LTE TDD系統的設計分析

1、引言

　　LTE系統支持FDD和TDD兩種雙工方式。在這兩種雙工方式下，系統的大部分設計，尤其是高層協議方面是一致的。另一方面，在系統底層設計，尤其是物理層的設計上，由于FDD和TDD兩種雙工方式在物理特性上所固有的不同，LTE系統為TDD的工作方式進行了一系列專門的設計，這些設計在一定程度上參考和繼承了3GTD-SCDMA的設計思想，下面我們對這些設計進行簡要的描述與討論。

　　2、幀結構

　　雙工方式的不同，最直接的就是對于空中接口無線幀結構的影響，因為FDD采用頻率來區分上、下行，其單方向的資源在時間上是連續的；而TDD采用時間來區分上、下行，其單方向的資源在時間上是不連續的，而且需要保護時間間隔來避免兩個方向之間的收發干擾，所以LTE分別為FDD和TDD設計了各自的幀結構，即Type1和Type2，其中Type1用于FDD，而Type2用于TDD的工作方式（見圖1）。

　　圖1LTE無線幀結構

　　在FDDType1中，10ms的無線幀分為10個長度為1ms的Subframe，每個Subframe由兩個長度為0.5ms的slot組成。

　　在TDDType2中，10ms的無線幀由兩個長度為5ms的Half-Frame組成，每個Half-Frame由5個長度為1ms的Subframe組成，其中有4個普通的Subframe和1個特殊Subframe。普通Subframe由兩個0.5ms的slot組成，特殊Subframe由3個特殊時隙（UpPTS，GP和DwPTS）組成。

　　2.1Type2TDD特殊時隙的設計

　　如上節的無線幀結構圖所示，在LTE中TDD與FDD幀結構最顯著的區別在于：在TDDType2幀結構中存在1ms的特殊子幀（Subframe），該子幀由三個特殊時隙組成：DwPTS，GP和UpPTS，其含義和功能與TD-SCDMA系統相類似，其中DwPTS始終用于下行發送，UpPTS始終用于上行發送，而GP作為TDD中下行至上行轉換的保護時間間隔。

　　圖2Type2TDD特殊時隙的設計
　　從圖2中可以看到，三個特殊時隙的總長度固定為1ms，而其各自的長度可以根據網絡的實際需要進行配置（例如，不同的小區覆蓋半徑），在技術規范中支持如表1所示的9種配置選項。從表中可以看出UpPTS的長度為1～2個符號；DwPTS的長度為3～12個符號；相應的GP長度為1～10個符號，時間長度為70～700μs，對應的支持1～100km的小區覆蓋半徑。

　　表1支持的9種配置選項

　　DwPTS中包含物理下行控制信道和數據信道，實現與其它下行子幀相同的下行數據發送的功能。而UpPTS不再發送上行數據，決定將UpPTS的上行符號用于上行Sounding導頻的發送，這樣的導頻可以用于上行信道的測量，在TDD的模式下由于上下行信道的對稱性，還可以相應的獲得關于下行信道的信息。