大家都知道,LTE通常分為FDD LTE和TDD LTE。提起TDD,稍微懂一點通信的同學(xué),一定會想到中國移動。

是的,一直以來,中國移動就是TD/TDD的代名詞。因為從3G時代開始,中國移動就沾上了TD,使用的是TD-SCDMA這個通信標(biāo)準(zhǔn)。

到了4G時代,中國移動可以說是“命里帶T”,被工信部“光榮”授予了TDD LTE牌照。而中國聯(lián)通和中國電信,3G時代分別用的WCDMA和CDMA2000技術(shù),到了4G時代,攜手走向FDD LTE(雖然名義上也有TDD)。

那么,問題來了,為什么大家提到TD的時候,總有談虎色變、一臉嫌棄?為什么中國移動搞TD-SCDMA和TDD LTE,總是讓人覺得掉進(jìn)大坑?

難道TDD就是不如FDD嗎?它們之間,到底有什么區(qū)別呢?
今天,就給大家解釋一下這個問題。 FDD和TDD,分別是什么?
其實,F(xiàn)DD和TDD,從本身字面上來說,只是代表了兩種不同的雙工方式:
TDD,時分雙工(Time Division Duplexing)
FDD,頻分雙工(Frequency Division Duplexing)
那么什么叫“雙工”?
我和你通信,像廣播一樣,只能我說你聽,是單工;像對講機(jī)一樣,同一時間只能一方說,另一方聽,就是半雙工;如果雙方可以同時說和聽,就是全雙工。

TDD和FDD的區(qū)別,通過下面的圖就能看出來:

注意箭頭的方向,舉個例子,它們倆就像雙車道和單車道。
FDD:雙車道,一個車道只能走一個方向,雙向互不干擾。
TDD:單車道,不同時間允許走不同的方向。
所以,給FDD分配頻段,一般都是成對分配——給一個頻段發(fā)送,另外再給一個頻段接收。 而TDD呢?只會給一個頻段。
那么,是不是TDD就節(jié)約頻段資源啦?別急,待會我再告訴大家。
雖然看上去TDD和FDD區(qū)別很大,但是從整個系統(tǒng)來說,F(xiàn)DD LTE和TDD LTE的區(qū)別很小。核心網(wǎng)完全一樣,無線接口協(xié)議上,兩者絕大部分都是相同的:

TDD和FDD,區(qū)別就在于物理層(physical layer,PHY)。
什么是幀?
在之前小棗君的文章里(鏈接在此),我提到過RB(資源塊),也提到了“時隙”。

它們都是移動通信物理層的關(guān)鍵概念,是組成通信資源的基本單位,時隙再往上,就是幀了。
簡單理解,幀也是數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體單位,就是上節(jié)課所說的“豆腐塊”。LTE共支持兩種無線幀結(jié)構(gòu):
Frame structure type 1 (適用于FDD)
Frame structure type 2 (適用于TDD)
為了方便理解,我們就叫FDD幀結(jié)構(gòu)和TDD幀結(jié)構(gòu)吧。

這就是一個FDD幀結(jié)構(gòu)的樣子。無線幀,也叫無線系統(tǒng)幀,它的長度是10ms, 為什么無線幀的長度是10ms? 這就需要一點大學(xué)“信號與系統(tǒng)”方面的知識了,它是這么得出來的:


一個無線幀,包括10個子幀。每個子幀,包括2個時隙。
1 slot(時隙)= 0.5 ms
1 subframe(子幀) = 1 ms
1 frame(無線幀) = 10ms
現(xiàn)在,我們再來看TDD幀結(jié)構(gòu)。
大家發(fā)現(xiàn),TDD幀結(jié)構(gòu)比FDD幀結(jié)構(gòu)復(fù)雜,是不?
確實如此。。。
TDD幀結(jié)構(gòu)里面,除了無線幀和子幀之外,中間還有一個“半幀”。
一個無線幀,包括2個半幀。每個半幀,包括5個子幀。
1 slot(時隙)= 0.5 ms
1 subframe(子幀) = 1 ms
1 half-frame(半幀)= 5 ms
1 frame(無線幀) = 10ms
大家一定發(fā)現(xiàn)了,1號、6號子幀與其它子幀不太一樣啊。。。

DwPTS、GP、UpPTS,這3個家伙是什么鬼?
是的,1號和6號子幀,叫做特殊子幀,特殊子幀里面包括3個特殊時隙:
DwPTS : Downlink Pilot Time Slot 下行導(dǎo)頻時隙
GP : Guard Period 保護(hù)間隔
UpPTS : Uplink Pilot Time Slot 上行導(dǎo)頻時隙
大家知道,TDD在一條馬路上來回開車,當(dāng)然會存在控制和調(diào)度問題。為了節(jié)省網(wǎng)絡(luò)開銷,TD-LTE允許利用特殊時隙DwPTS和UpPTS傳輸系統(tǒng)控制信息。
GP用于上行和下行的隔離。小區(qū)半徑越大,GP就應(yīng)該越大。其實,大家都應(yīng)該能夠理解,對于同一個車道,會存在不同的運輸場景:
A到B的車多(不對稱)
B到A的車多(不對稱)
A到B和B到A的車一樣多(對稱)
如果你是FDD,那么,遇到上下行車輛不均衡的情況,就會出現(xiàn)資源浪費:

搞TDD,雖然會帶來一些管理上的開銷,但總體上還是提高了資源的利用率。

在TDD幀結(jié)構(gòu)里面,就根據(jù)不同的場景,定制化設(shè)計了不同的時隙配比方式。

D : Downlink subframe 下行子幀
U : Uplink subframe 上行子幀
S : Special subframe 特殊子幀
那個5ms和10ms是什么意思呢? 代表轉(zhuǎn)換周期。
轉(zhuǎn)換周期為5ms,表示每5ms就有一個特殊時隙。每10ms有兩個上下行轉(zhuǎn)換點。適合時延要求高的場景。
轉(zhuǎn)換周期為10ms,表示每10ms就有一個特殊時隙。對時延的保證略差。但是系統(tǒng)損失的容量較小。
魚與熊掌,不可兼得啦。
綜上所述,TDD相對于FDD,有哪些優(yōu)勢呢?
優(yōu)勢如下:
能夠靈活配置頻率,使用FDD不易使用的零散頻段;
可以通過調(diào)整上下行時隙轉(zhuǎn)換點,靈活支持非對稱業(yè)務(wù);
具有上下行信道一致性,基站的接收和發(fā)送可以共用部分射頻單元,降低了設(shè)備成本;
接收上下行數(shù)據(jù)時,不需要收發(fā)隔離器,只需要一個開關(guān)即可,降低了設(shè)備的復(fù)雜度。
缺點也很明顯:
TDD系統(tǒng)上行鏈路發(fā)射功率的時間比FDD短,因此TDD基站的覆蓋范圍明顯小于FDD基站;
TDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻,無法進(jìn)行干擾隔離,系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾;
為了避免與其他無線系統(tǒng)之間的干擾,TDD需要預(yù)留較大的保護(hù)帶,影響了整體頻譜利用效率;
因為高速運動下信道變化快,TDD分時系統(tǒng)導(dǎo)致手機(jī)報告的信道消息有所延遲,所以TDD系統(tǒng)在高速場景下不如FDD。
總而言之,大家不要對TD-LTE抱有偏見,TDD在很多應(yīng)用場景下,還是有它的優(yōu)勢滴。如果TDD和FDD融合組網(wǎng),那也是一個很不錯的選擇喲!

哦,對了,差點忘記TD-SCDMA了。
不過,忘了也沒關(guān)系。我倒是建議大家忘掉它。據(jù)了解,中國移動已經(jīng)把這個TD-SCDMA退網(wǎng)退得差不多了。。。

如果大家一定要記住它,那么,只需要記住一點就夠了——TDD LTE和FDD LTE之間的差距,比3G時代TD-SCDMA和WCDMA之間的差距,小得多。說句實話吧,TD-SCDMA是一個很“不OK”的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)!!