TD-LTE與FDD-LTE的原理與區別簡析

提到物聯網我們自然會想起5G通信技術，不過我們距離2020年5G商用還有幾年的時間，本文我們就先來了解一下目前已經商用的4G通信技術。通過對LTE的TDD和FDD模式進行原理和特點的介紹，讓大家對4G通信技術有一個初步的認識。

4G故名思議就是第四代移動電話行動通信標準，LTE系統同時定義了頻分雙工（ FDD ）和時分雙工（TDD）兩種方式，但由于無線技術的差異、使用頻段的不同以及各個廠家的利益等因素，LTE-FDD支持陣營更加強大，標準化與產業發展都領先于LTE-TDD。在中國，中移動使用的就是TD-LTE，中聯通與中電信則是使用TD-LTE與FDD-LTE的混合網絡。

2007年11月，3GPPRAN1會議通過了27家公司聯署的LTE-TDD融合幀結構的建議，統一了LTE-TDD的兩種幀結構。融合后的LTE-TDD幀結構是以TD-SCDMA的幀結構為基礎的，這就為TD-SCDMA成功演進到LTE乃至4G標準奠定了基礎。TDD幀結構的融合使更多的廠商參與到TDD的標準化進程中，LTE-TDD技術受到了廣泛的重視，其產業化進程也有了顯著的發展。

FDD與TDD工作原理

頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD）是兩種不同的雙工方式。FDD是在分離的兩個對稱頻率信道上進行接收和發送，用保護頻段來分離接收和發送信道。FDD必須采用成對的頻率，依靠頻率來區分上下行鏈路，其單方向的資源在時間上是連續的。FDD在支持對稱業務時，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對稱業務時，頻譜利用率將大大降低。

TDD用時間來分離接收和發送信道。在TDD方式的移動通信系統中，接收和發送使用同一頻率載波的不同時隙作為信道的承載，其單方向的資源在時間上是不連續的，時間資源在兩個方向上進行了分配。某個時間段由基站發送信號給移動臺，另外的時間由移動臺發送信號給基站，基站和移動臺之間必須協同一致才能順利工作。

TDD雙工方式的工作特點使TDD具有如下優勢：能夠靈活配置頻率，使用FDD系統不易使用的零散頻段;可以通過調整上下行時隙轉換點，提高下行時隙比例，很好地支持非對稱業務;具有上下行信道一致性，基站的接收和發送可以共用部分射頻單元，降低了設備成本;接收上下行數據時，不需要收發隔離器，只需一個開關即可，降低了設備的復雜度;具有上下行信道互惠性，能夠更好地采用傳輸預處理技術，如預RAKE技術、聯合傳輸技術、 智能天線 技術等，能有效地降低移動終端的處理復雜性。

TDD與FDD技術對比的優缺點

（1）使用TDD技術時，只要基站和移動臺之間的上下行時間間隔不大，小于信道相干時間，就可以比較簡單的根據對方的信號估計信道特征。而對于一般的FDD技術，一般的上下行頻率間隔遠遠大于信道相干帶寬，幾乎無法利用上行信號估計下行，也無法用下行信號估計上行；這一特點使得TDD方式的移動通信體制在功率控制以及智能天線技術的使用方面有明顯的優勢。但也是因為這一點，TDD系統的覆蓋范圍半徑要小，由于上下行時間間隔的緣故，基站覆蓋半徑明顯小于FDD基站。否則，小區邊緣的用戶信號到達基站時會不能同步。

（2）TDD技術可以靈活的設置上行和下行轉換時刻，用于實現不對稱的上行和下行業務帶寬，有利于實現明顯上下行不對稱的互聯網業務。但是，這種轉換時刻的設置必須與相鄰基站協同進行。

（3）與FDD相比，TDD可以使用零碎的頻段，因為上下行由時間區別，不必要求帶寬對稱的頻段。

（4）TDD技術不需要收發隔離器，只需要一個開關即可。

（5）移動臺移動速度受限制。在高速移動時，多普勒效應會導致快衰落，速度越高，衰落變換頻率越高，衰落深度越深，因此必須要求移動速度不能太高。例如在使用了TDD的TD-SCDMA系統中，在目前芯片處理速度和算法的基礎上，當數據率為144kb/s時，TDD的最大移動速度可達250km/h，與FDD系統相比，還有一定差距。一般TDD移動臺的移動速度只能達到FDD移動臺的一半甚至更低。

（6）發射功率受限。如果TDD要發送和FDD同樣多的數據，但是發射時間只有FDD的大約一半，這要求TDD的發送功率要大。當然同時也需要