TDD和FDD有什么区别?

标签:TDDFDDLTE
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大家都知道,LTE通常分为FDD LTE和TDD LTE。
 
提起TDD,稍微懂一点通信的同学,一定会想到中国移动。
 
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是的,一直以来,中国移动就是TD/TDD的代名词。因为从3G时代开始,中国移动就沾上了TD,使用的是TD-SCDMA这个通信标准。
 
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到了4G时代,中国移动可以说是“命里带T”,被工信部“光荣”授予了TDD LTE牌照。
 
而中国联通和中国电信,3G时代分别用的WCDMA和CDMA2000技术,到了4G时代,携手走向FDD LTE(虽然名义上也有TDD)。
 
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那么,问题来了,为什么大家提到TD的时候,总有谈虎色变、一脸嫌弃?为什么中国移动搞TD-SCDMA和TDD LTE,总是让人觉得掉进大坑?
 
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难道TDD就是不如FDD吗?它们之间,到底有什么区别呢?
 
今天,小枣君就给大家解释一下这个问题。
 
FDD和TDD,分别是什么?
 
其实,FDD和TDD,从本身字面上来说,只是代表了两种不同的双工方式:
 
TDD,时分双工(Time Division Duplexing)

FDD,频分双工(Frequency Division Duplexing)
 
什么叫“双工”?

我和你通信,像广播一样,只能我说你听,是单工;像对讲机一样,同一时间只能一方说,另一方听,就是半双工;如果双方可以同时说和听,就是全双工。
 
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TDD和FDD的区别,通过下面的图就能看出来:
 
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注意箭头的方向
 
举个例子,它们俩就像双车道和单车道。
 
FDD:双车道,一个车道只能走一个方向,双向互不干扰。

TDD:单车道,不同时间允许走不同的方向。
 
所以,给FDD分配频段,一般都是成对分配——给一个频段发送,另外再给一个频段接收。 而TDD呢?只会给一个频段。
 
那么,是不是TDD就节约频段资源啦?别急,待会我再告诉大家。
 
虽然看上去TDD和FDD区别很大,但是从整个系统来说,FDD LTE和TDD LTE的区别很小。
 
核心网完全一样,无线接口协议上,两者绝大部分都是相同的:
 
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TDD和FDD,区别就在于物理层(physical layer,PHY)。
 
 什么是帧?
 
在之前小枣君的文章里(链接在此),我提到过RB(资源块),也提到了“时隙”。
 
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它们都是移动通信物理层的关键概念,是组成通信资源的基本单位。
 
时隙再往上,就是帧了。
 
简单理解,帧也是数据传输的载体单位,就是上节课所说的“豆腐块”。
 
LTE共支持两种无线帧结构:
 
Frame structure type 1 (适用于FDD)

Frame structure type 2 (适用于TDD)
 
为了方便理解,我们就叫FDD帧结构和TDD帧结构吧。
 
请拿手机的童鞋旋转90°。电脑前的童鞋,只能向右歪头90°了。。。
 
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这就是一个FDD帧结构的样子。
 
无线帧,也叫无线系统帧,它的长度是10ms。
 
为什么无线帧的长度是10ms?
 
这就需要一点大学“信号与系统”方面的知识了。
 
它是这么得出来的:
 
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晕了没?
 
没关系,请记住,一个无线帧是10ms,就OK了。
 
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一个无线帧,包括10个子帧。每个子帧,包括2个时隙。
 
1 slot(时隙)= 0.5 ms

1 subframe(子帧) = 1 ms

1 frame(无线帧) = 10ms

现在,我们再来看TDD帧结构。
 
请大家继续翻转手机90°,or 向右歪头90°。
 
大家发现,TDD帧结构比FDD帧结构复杂,是不?
 
确实如此。。。
 
TDD帧结构里面,除了无线帧和子帧之外,中间还有一个“半帧”。
 
一个无线帧,包括2个半帧。每个半帧,包括5个子帧。
 
1 slot(时隙)= 0.5 ms

1 subframe(子帧) = 1 ms

1 half-frame(半帧)= 5 ms

1 frame(无线帧) = 10ms
 
大家一定发现了,1号、6号子帧与其它子帧不太一样啊。。。
 
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DwPTS、GP、UpPTS,这3个家伙是什么鬼?
 
是的,1号和6号子帧,叫做特殊子帧。
 
特殊子帧里面包括3个特殊时隙:
 
DwPTS : Downlink Pilot Time Slot 下行导频时隙

GP : Guard Period 保护间隔

UpPTS : Uplink Pilot Time Slot 上行导频时隙
 
大家知道,TDD在一条马路上来回开车,当然会存在控制和调度问题。
 
为了节省网络开销,TD-LTE允许利用特殊时隙DwPTS和UpPTS传输系统控制信息。
 
GP用于上行和下行的隔离。小区半径越大,GP就应该越大。

其实,大家都应该能够理解,对于同一个车道,会存在不同的运输场景:

A到B的车多(不对称)

B到A的车多(不对称)

A到B和B到A的车一样多(对称)
 
如果你是FDD,那么,遇到上下行车辆不均衡的情况,就会出现资源浪费:
 
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搞TDD,虽然会带来一些管理上的开销,但总体上还是提高了资源的利用率。
 
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在TDD帧结构里面,就根据不同的场景,定制化设计了不同的时隙配比方式。
 
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D : Downlink subframe 下行子帧

U : Uplink subframe 上行子帧

S : Special subframe 特殊子帧
 
那个5ms和10ms是什么意思呢? 代表转换周期。
 
转换周期为5ms,表示每5ms就有一个特殊时隙。每10ms有两个上下行转换点。适合时延要求高的场景。

转换周期为10ms,表示每10ms就有一个特殊时隙。对时延的保证略差。但是系统损失的容量较小。
 
鱼与熊掌,不可兼得啦。
 
综上所述,TDD相对于FDD,有哪些优势呢?
优势如下:
能够灵活配置频率,使用FDD不易使用的零散频段;

可以通过调整上下行时隙转换点,灵活支持非对称业务;

具有上下行信道一致性,基站的接收和发送可以共用部分射频单元,降低了设备成本;

接收上下行数据时,不需要收发隔离器,只需要一个开关即可,降低了设备的复杂度。
 
缺点也很明显:

TDD系统上行链路发射功率的时间比FDD短,因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站;

TDD系统收发信道同频,无法进行干扰隔离,系统内和系统间存在干扰;

为了避免与其他无线系统之间的干扰,TDD需要预留较大的保护带,影响了整体频谱利用效率;

因为高速运动下信道变化快,TDD分时系统导致手机报告的信道消息有所延迟,所以TDD系统在高速场景下不如FDD。
 
总而言之,大家不要对TD-LTE抱有偏见,TDD在很多应用场景下,还是有它的优势滴。如果TDD和FDD融合组网,那也是一个很不错的选择哟!
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哦,对了,差点忘记TD-SCDMA了。
 
不过,忘了也没关系。我倒是建议大家忘掉它。据了解,中国移动已经把这个TD-SCDMA退网退得差不多了。。。
 
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如果大家一定要记住它,那么,只需要记住一点就够了——TDD LTE和FDD LTE之间的差距,比3G时代TD-SCDMA和WCDMA之间的差距,小得多。毫无疑问,TD-SCDMA是一个很“不OK”的技术标准。
 
好啦!今天就介绍到这里哈! 感谢大家的观看!

 

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