載波聚合的研究與應用淺談

李治+張宇

【摘要】 在現今，3G還未全面廣泛應用，4G就已經開始大規模的宣傳。從近期獲悉，中國移動將會采用自主知識產權的TD-LTE制式。除TD-LTE之外，世界上廣泛采用的一種4G標準還有FDD-LTE。本文將為你介紹這兩種4G網絡模式，并對這兩種組網進行對比分析。

【關鍵詞】 4G TD-LTE FDD-LTE

2015年2月27日，工信部正式向中國聯通和中國電信發放LTE FDD 4G牌照，至此，4G網絡正式全面開放。雖然中國移動借助TD制式在4G時代已經領跑一年有余，但是中國聯通/電信與國際接軌的FDD技術同樣不容小窺。那么問題就來了，現在的中國網絡市場，4G網絡究竟哪家強？下面，就讓我們來比較一下TD-LTE和FDD-LTE有何不同。

一、TD-LTE工作原理

TDD則采用的是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。

二、FDD-LTE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。因此，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。在優勢方面，FDD在支持對稱業務時，可以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。

三、TD-LTE與FDD-LTE組網對比分析

3.1 TD-LTE與FDD-LTE技術差異區別

TD-LTE采用時分雙工（TDD），LTE-FDD采用頻分雙工（FDD），這是兩種完全不同的雙工方式。TDD的系統接收和傳送是在同一頻率信道，即載波的不同時隙，用保護時間來分離接收與傳送信道；而FDD則是在分離的兩個對稱的頻率信道上，用保護頻段來分離接收與傳送信道，如下圖所示。

3.3 TD-LTE與FDD-LTE工作原理區別

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。

四、TD-LTE的優勢

1.能夠靈活配置頻率，使用FDD 系統不易使用的零散頻段；2.可以通過調整上下行時隙轉換點，提高下行時隙比例，能夠很好的支持非對稱業務；3.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；4.接收上下行數據時，不需要收發隔離器，只需要一個開關即可，降低了設備的復雜度；5.具有上下行信道互惠性，能夠更好的采用傳輸預處理技術，如預RAKE 技術、聯合傳輸（JT）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。6.與TD-SCDMA的共存。LTE TDD系統還有一個LTE FDD無法比擬的優勢，就是LTE TDD系統能夠與TD-SCDMA系統共存。對現有通信系統來說，目前的數據傳輸速率已經無法滿足用戶日益增長的需求，運營商必須提前規劃現有通信系統向B3G/4G系統的平滑演進。由于LTE TDD幀結構基于我國TD-SCDMA的幀結構，能夠方便的實現TD-LTE系統與TD-SCDMA系統的共存和融合。如圖4所示，以5ms 的子幀為基準，TD-SCDMA有7個子幀，且特殊時隙是固定的，TD-LTE通過調整特殊時隙的長度，就能夠保證兩個系統的GP時隙重合（上下行切換點），從而實現兩個系統的融合。7.智能天線的使用。智能天線技術是未來無線技術的發展方向，它能降低多址干擾，增加系統的吞吐量。在LTE TDD系統中， 上下行鏈路使用相同頻率， 且間隔時間較短， 小于信道相干時間，鏈路無線傳播環境差異不大，在使用賦形算法時，上下行鏈路可以使用相同的權值。與之不同的是， 由于FDD 系統上下行鏈路信號傳播的無線環境受頻率選擇性衰落影響不同， 根據上行鏈路計算得到的權值不能直接應用于下行鏈路。因而， LTE TDD系統能有效地降低移動終端的處理復雜性。8.支持非對稱業務。在第三代移動通信系統以及未來的移動通信系統中，除了提供語音業務之外，數據和多媒體業務將成為主要內容，且上網、文件傳輸和多媒體業務通常具有上下行不對稱特性。LTE TDD系統在支持不對稱業務方面具有一定的靈活性。根據LTE TDD幀結構的特點，LTE TDD系統可以根據業務類型靈活配置LTE TDD幀的上下行配比。如瀏覽網頁、視頻點播等業務，下行數據量明顯大于上行數據量，系統可以根據業務量的分析，配置下行幀多于上行幀情況，如 6DL：3UL ，7DL：2UL，8DL：1UL，3DL：1UL等。而在提供傳統的語音業務時，系統可以配置下行幀等于上行幀，如2DL：2UL。在LTE FDD系統中， 非對稱業務的實現對上行信道資源存在一定的浪費， 必須采用高速分組接入（HSPA） 、EV-DO 和廣播/組播等技術。相對于LTE FDD系統，LTE TDD系統能夠更好的支持不同類型的業務，不會造成資源的浪費。

五、TD-LTE的不足

1.由于TDD方式的時間資源分別分給了上行和下行，因此TDD方式的發射時間大約只有FDD的一半，如果TDD要發送和FDD同樣多的數據，就要增大TDD的發送功率；2.TDD系統上行受限，因此TDD基站的覆蓋范圍明顯小于FDD基站；3.TDD系統收發信道同頻，無法進行干擾隔離，系統內和系統間存在干擾；4.由于保護間隔的使用降低了頻譜利用率，特別是提供廣覆蓋的時候，使用長CP，對頻譜資源造成浪費。5.使用HARQ時，TD-LTE的控制信令比LTE-FDD更復雜，且平均RTT比LTE-FDD更長。6.由于上下行信道占用同一頻段的不同時隙，為了保證上下行幀的準確接收，系統對終端和基站的同步要求更高。7.在系統能力表現上，TD-LTE系統在上下行相同配置（如UL：DL=1：1）時比LTE-FDD的覆蓋能力要小，會導致建網成本加大。在相同帶寬時，上下行的峰值速率也比LTE-FDD略低。

六、總結

TD-LTE與FDD-LTE在技術上差異較少而共性更多，兩者都能為移動用戶提供超出以往的移動互聯網接人體驗。在3G時代，FDD在移動通信領域的絕對優勢已成定局，我國的TD-SCDMA國際化發展機會渺茫，而TDLTE則從標準制定起就和國際其他主流標準同步進行。為保證TD-LTE的技術和標準演進、網絡和終端產業發展、網絡建設和運營繼續保持領先，需要形成與LTE FDD融合、同步發展的全球化產業，縮小市場規模方面的差距。

參 考 文 獻

[1]韓玉楠，杜少鳳，張濤.TD-LTE與LTE FDD混合組網策略探討.《現代電信科技》.2013.

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[3]Aubrey.Analysis and optimization of TD-LTE wireless performance.Electronic Industry Publishing House.2014.

[4]陳敏.移動通信FDD-LTE與TD-LTE技術融合組網淺談. 《移動通信》.2013.

[5]Barton.Interference analysis of the coexistence of TD-LTE and FDD - LTE systems.< mobile communication >.2009.