大唐電信集團陳山枝：如何實現中國“5G引領”的戰略目標

　　5、TDD在5G中的優勢和角色

　　從5G自身特點來看，TDD相比FDD更有優勢。主要原因如下:

　　· TDD可以利用上行信道以及下行信道的互易性、低復雜度和低成本獲取復雜無線環境下的信道信息，更好地支持大規模多天線、超密集組網等應用。

　　· 5G系統在頻譜上需要更大的帶寬，并向更高頻段拓展，比如6 GHz及以上，TDD使用非成對的單一頻譜，更容易獲得大帶寬的新頻段或空閑頻段。因此，TDD更易于實現高頻段通信、靈活頻譜共享等應用。

　　· TDD更易于實時且靈活地調整上行以及下行帶寬的比例配置，更好地匹配大量下載或上傳的業務突發情況，提升系統效率。

　　可以預期，面向5G，TDD制式將獲得全球移動通信業界更多的關注、研究以及商用。下面介紹TD-LTE向5G演進的TDD+技術及5G中TDD優勢技術。

　　5.1 TDD+：向5G演進的TDD系列增強技術

　　3GPP在2016年初啟動5G研究，計劃將R14和R15當作5G的基礎版本，R16作為5G的正式版本。關于5G，參與3GPP的各公司的共識是“5G=LTE演進+新空口”，其中，LTE演進主要在低頻段，新空口同時包括低頻段和高頻段。

　　考慮到5G商用還有5年，為了實現TD-LTE網絡在滿足5G商用之前的更多需求(如提升容量和連接數、降低時延等)，TD-LTE全球聯盟(GTI)提出了TDD+的概念，系列TDD增強技術包括：TDD-FDD載波聚合、動態TDD、全維度 MIMO、三維(3D)波束成形、LTE-Hi和機器類通信(machine type commuication，MTC)，GTI將TDD+看成是TD-LTE向5G平滑演進的橋梁。與此相關的5G中TDD優勢技術包括大規模多天線、超密集組網、高頻段通信、靈活頻譜共享和低時延高可靠等，如圖1所示。

　　5.2 5G中TDD優勢技術

　　(1)基于TDD的大規模多天線

　　大規模多天線應用的一個重要假設是信道具備互易性。否則，要依靠信道測量與反饋的開銷將非常巨大，系統設計和實現都變得異常復雜。

　　FDD系統的頻點間相差較遠，在實際中，由于頻率選擇性問題，可能在一個頻點上某個方向能量強一些，而在另一個頻點上可能是另一個方向能量強。因此，FDD的信道互易性較差。在FDD系統中，基站側需要針對每個天線發送導頻信息，終端側需要對下行信道測量合成后反饋給基站。因此，FDD需要信道估計和反饋的導頻開銷將隨著天線數的增多而增大。基站上百根天線的導頻設計需要耗費大量的時頻資源，因此，實際應用中采用基于導頻的信道估計方式是不可取的。

　　TDD有天然的優勢，由于在相同的頻點發送和接收，只是時間上有區分。在實際中，認為信道是互易的。這樣，TDD系統就可以利用信道互易性進行信道估計，不需要額外的開銷進行信道估計，只需要終端側發送導頻信息，即開銷與天線數量無關。

　　(2)基于TDD的超密集組網

　　UDN主要解決熱點區域的成百倍系統容量的提升問題，通過高頻段實現短距離的高速率通信。超密集組網更適合TDD系統，主要體現在TDD模式的上行和下行靈活配置，更易于滿足超密集組網對應的上下行業務不對稱需求;TDD模式更易于小蜂窩覆蓋和靈活組網;在高頻段要獲得成對的大帶寬頻段相對困難，高頻段更適合TDD模式的應用。

　　(3)基于TDD的設備直通和車聯網

　　D2D是指兩個對等設備間直接進行通信的方式。傳統的蜂窩用戶設備(終端)只需在上行具備發送能力及在下行具備接收能力，而D2D要求終端能在上下行的資源上同時具備發送和接收的能力，所以對于終端的能力和復雜度有很大的影響。

　　對于FDD系統來說，接收D2D信息的終端必須具備在上行頻段接收、解調信號的能力，終端的射頻和基帶都要升級。而對于TDD系統而言，因為上、下行使用相同的頻段，接收D2D的終端必須具備在上行時隙接收、解調信號的能力，終端的基帶要升級，但射頻不需要改動，硬件改動較小。因此，相對于FDD系統，D2D在TDD系統中的應用更有優勢。車聯網中的主要業務類型是終端之間的廣播業務，在終端構成網絡的拓撲結構為無線網狀結構，不存在統一的中央節點，收發均集中于相同的頻段上。因此，D2D和車聯網的工作方式，都更接近于蜂窩系統中的TDD模式，TDD技術將成為D2D和車聯網中的唯一技術。