TD-LTE与FDD-LTE的原理与区别简析

提到物联网我们自然会想起5G通信技术，不过我们距离2020年5G商用还有几年的时间，本文我们就先来了解一下目前已经商用的4G通信技术。通过对LTE的TDD和FDD模式进行原理和特点的介绍，让大家对4G通信技术有一个初步的认识。

4G故名思议就是第四代移动电话行动通信标准，LTE系统同时定义了频分双工（ FDD ）和时分双工（TDD）两种方式，但由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素，LTE-FDD支持阵营更加强大，标准化与产业发展都领先于LTE-TDD。在中国，中移动使用的就是TD-LTE，中联通与中电信则是使用TD-LTE与FDD-LTE的混合网络。

2007年11月，3GPPRAN1会议通过了27家公司联署的LTE-TDD融合帧结构的建议，统一了LTE-TDD的两种帧结构。融合后的LTE-TDD帧结构是以TD-SCDMA的帧结构为基础的，这就为TD-SCDMA成功演进到LTE乃至4G标准奠定了基础。TDD帧结构的融合使更多的厂商参与到TDD的标准化进程中，LTE-TDD技术受到了广泛的重视，其产业化进程也有了显著的发展。

FDD与TDD工作原理

频分双工（FDD）和时分双工（TDD）是两种不同的双工方式。FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送，用保护频段来分离接收和发送信道。FDD必须采用成对的频率，依靠频率来区分上下行链路，其单方向的资源在时间上是连续的。FDD在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大降低。

TDD用时间来分离接收和发送信道。在TDD方式的移动通信系统中，接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。

TDD双工方式的工作特点使TDD具有如下优势：能够灵活配置频率，使用FDD系统不易使用的零散频段;可以通过调整上下行时隙转换点，提高下行时隙比例，很好地支持非对称业务;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，只需一个开关即可，降低了设备的复杂度;具有上下行信道互惠性，能够更好地采用传输预处理技术，如预RAKE技术、联合传输技术、 智能天线 技术等，能有效地降低移动终端的处理复杂性。

TDD与FDD技术对比的优缺点

（1）使用TDD技术时，只要基站和移动台之间的上下行时间间隔不大，小于信道相干时间，就可以比较简单的根据对方的信号估计信道特征。而对于一般的FDD技术，一般的上下行频率间隔远远大于信道相干带宽，几乎无法利用上行信号估计下行，也无法用下行信号估计上行；这一特点使得TDD方式的移动通信体制在功率控制以及智能天线技术的使用方面有明显的优势。但也是因为这一点，TDD系统的覆盖范围半径要小，由于上下行时间间隔的缘故，基站覆盖半径明显小于FDD基站。否则，小区边缘的用户信号到达基站时会不能同步。

（2）TDD技术可以灵活的设置上行和下行转换时刻，用于实现不对称的上行和下行业务带宽，有利于实现明显上下行不对称的互联网业务。但是，这种转换时刻的设置必须与相邻基站协同进行。

（3）与FDD相比，TDD可以使用零碎的频段，因为上下行由时间区别，不必要求带宽对称的频段。

（4）TDD技术不需要收发隔离器，只需要一个开关即可。

（5）移动台移动速度受限制。在高速移动时，多普勒效应会导致快衰落，速度越高，衰落变换频率越高，衰落深度越深，因此必须要求移动速度不能太高。例如在使用了TDD的TD-SCDMA系统中，在目前芯片处理速度和算法的基础上，当数据率为144kb/s时，TDD的最大移动速度可达250km/h，与FDD系统相比，还有一定差距。一般TDD移动台的移动速度只能达到FDD移动台的一半甚至更低。

（6）发射功率受限。如果TDD要发送和FDD同样多的数据，但是发射时间只有FDD的大约一半，这要求TDD的发送功率要大。当然同时也需要