TD-LTE与LTE-FDD的区别

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1、 2、TD-LTE 与 FD-LTE 的差异 TD-LTE 与 FD-LTE 系统的差异性表现在系统结构、设备形态、频谱资源、规 划设计、业务支持等各方面 （1） 系统结构的差异表现在双工方式、帧结构、物理层等。 （2） 设备形态的差异性主要表现在天馈系统上。类似于 TD-SCDMA，TD-LTE 采用了智能天线，能有效的降低干扰，提高系统容量和频谱效率，而 LTE-FDD，则采用非智能天线来实现网络覆盖。其设计上的差异性不仅包 括物理层，也包括对工程设计造成的影响，如天仙风荷、塔桅承重的估 算等 （3） 频率资源的分配：LTE-FDD 不能充分利用零散的频谱资源，导致一定的 频谱浪费 （4）

2、 两者的规划设计在总体流程上是大同小异的，区别在于智能天线带来的 塔桅和天馈系统安装工艺的影响。 （5） 数据和多媒体业务的特点在于上下行非对称性，TD-LTE 可以根据业务量 的分析，对上下行帧进行灵活配置，以更好的满足数据业务的非对称性 要求。 此外，TD-LTE 还具备一个 LTE-FDD 无可比拟的优势，就是与 TD-SCDMA 网 络共存，完全实现网络整合，最大限度的降低网络快速部署成本 2.1 双工方式差异 TD-LTE 采用时分双工（TDD）， LTE-FDD 采用频分双工（FDD），这 是两种完 全不同的双工方式。TDD 的系统接收和传送是在同一频率信道，即载波的不同 时隙，用

3、保护时间来分离接收与传送信道；而 FDD 则是在分离的两个对称的频 率信道上，用保护频段来分离接收与传送信道，如下图所示。 图 2-1 TDD 与 FDD 双工方式示意图 TDD 双工方式的工作特点使 TDD 具有如下优势： （1） 能够灵活配置频率，使用 FDD 系统不易使用的零散频段； （2） 可以通过调整上下行时隙转换点，提高下行时隙比例，能够很好的支持 非对称业务； （3） 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； （4） 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； （5） 具有上下行信道互惠性，能够更好的采用传

4、输预处理技术，如预 RAKE 技术、联合传输(JT)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。 但是，TDD 双工方式相较于 FDD，也存在明显的不足： （1） 由于 TDD 方式的时间资源分别分给了上行和下行，因此 TDD 方式的发射 时间大约只有 FDD 的一半，如果 TDD 要发送和 FDD 同样多的数据，就要 增大 TDD 的发送功率； （2） TDD 系统上行受限，因此 TDD 基站的覆盖范围明显小于 FDD 基站； （3） 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； （4） 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，

5、影 响了整体频谱利用效率。 2.2 帧结构差异 在帧结构设计上，TD-LTE 每个 10ms 的无线帧包括两个长度 5ms 的半帧， 每个半帧由 4 个数据子帧和 1 个特殊子帧组成，如图 2-2 所示。 One radio frame =10 ms One half frame =5 ms 1 ms DwPTS GP UpPTS DwPTS GP UpPTS 图 2-2 TD-LTE 帧结构 特殊子帧包括 3 个特殊时隙，DwPTS、GP 和 UpPTS，总长度为 1ms。DwPTS 和 UpPTS 的长度可配置，其中 DwPTS 的长度为 312 个 OFDM 符 号， UpPTS 的长度

6、为 12 个 OFDM 符号，相应的 GP 的长度为 110 个 OFDM 符号。 而 LTE-FDD 的 10ms 无线帧分为 10 个子帧，每个子帧包括两个时隙，每时隙长 0.5ms，如图 2-3 所示。 图 2-3 LTE-FDD 帧结构 # 0 # 2 # 3 # 4 # 5 # 7 # 8 # 9 #0 #1 #18 #19 #2 slot Sub-frame One radio frame = 10ms TD-LTE 与 LTE-FDD 在帧结构上的差异，如下表所示 差异化项目 TD-LTE FD-LTE 信号产生 上行：SC-FDMA（单载波频分复用）， 15khz 载波间隔 下

7、行：OFDMA、7.5/15khz 子载波间隔 与 TD-LTE 相同 编码/调制 Turbo 和卷积码+QPSK、16/64QAM 帧格式 10ms*1ms 子帧 5ms/10ms 周期 10ms*1ms 子帧 CP 长度 正常子帧 4.7us（正常） 16.7us（扩展） 33.3us（扩展 7.5khz） 特殊子帧 DwPTS、GP、UpPTS 4.7us（正常） 16.7us（扩展） 33.3us（扩展 7.5khz） 时隙/子帧（TTI） 符号数/时隙 正常子帧 2ms*0.5ms 时隙 7 符号/时隙（正常） 6 符号/时隙（扩展） 特殊子帧 9 种配置（正常） 7 种配置（扩展）

8、 （DwPTS：GP：UpP TS） 2ms*0.5ms 时隙 7 符号/时隙（正常） 6 符号/时隙（扩展） DLUL 保护周期 特殊子帧 9 种配置（正常） 7 种配置（扩展 DL:UL 非对称及 DL UL 转换 7 种配置 10DL ：10UL 表 2-1 TD-LTE 与 LTE-FDD 帧结构差异 由于帧结构的不同，TD-LTE 与 FD-LTE 相比较，具备的差异性资源或技术如 下： （1） 频谱资源 根据 3GPP 的规定，EARFCN 频段的 121、24 用于 FDD，而 3343 用于 TDD。 （2） 上下行时隙配比 TD-LTE 可以根据不同的业务类型，调整上下行时隙

9、配比，以满足非对称业 务需求。 （3） 特殊时隙的应用 为了节省开销，TD-LTE 允许利用特殊时隙 DwPTS 和 UpPTS 传输系统控制信 息。如上行导频可以在 UpPTS 中发送，而 LTE-FDD 只能利用普通数据子帧来传 输。另外，DwPTS 也可以用于传输 PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH 和 PSCH 等 控制信道和信息。 （4） 多子帧调度/反馈 当 TD-LTE 的下行多于上行时，存在一个上行子帧反馈多于下行子帧，TD- LTE 通过 Multi-ACK/NAK 、ACK/ANK 捆绑等技术来实现。当上行子帧“多于”下 行子帧时，同样存在一个下行子帧调度多于

10、上行子帧的情况，即多子帧调度， 而在 LTE-FDD 中则不存在此类情形。 （5） 同步信号设计 除 TDD 固有的特点，如上下行转换和特殊时隙外，TDD 与 FDD 在帧结构上 的主要区别便是同步信号的设计。5ms 的同步信号周期，分为主同步信号 （PSS）与辅同步信号（SSS）。 TD-LTE 与 FD-LTE 中同步信号位置不同，如图 2-4 所示： 图 2-4 TDD 与 FDD 的同步信号 在 TDD 帧中，PSS 位于 DwPTS 的第 3 个符号，SSS 位于 5ms 第一个子帧的 最后一个符号。在 FDD 帧结构中，主同步信号和辅同步信号位于 5ms 第一个子 帧内前一个时隙的

11、最后两个符号。利用 PSS、SSS 信号相对位置的不同，终端可 以在小区搜索的初始阶段识别系统是 TDD 还是 FDD。 （6） HARQ 设计 在 LTE-FDD 中，终端发送数据后，经过约 3ms 的处理时间发送 ACK/NACK ，终端再经过 3ms 的处理时间的时隙为上行，必须等到下行才能发送 ACK/NACK 。系统发送完 ACK/NACK，终端再经过 3ms 处理时间确认，整个 HARQ 处理过程耗时 11ms。 TDD 和 FDD 的 HARQ 过程如下图 2-5 所示： 图 2-5 TDD 和 FDD 的 HARQ 过程 类似地，如果 TDD 终端再第二个时隙发送数据。同样，系

12、统必须等到下行 时隙时才能发送 ACK/NACK，此时 HARQ 的第一个处理过程耗费 10ms。可见 TD- LTE 的 HARQ 过程更复杂，处理时间长度不固定，发送 ACK/NACK 的时隙也不固 定，给系统的设计增加了难度。 （7） RRU 架构 TD-LTE 收发在不同时间，相同频段，因此需要使用 T/R 转换器将 RRU 的收 发通路分时段接入天馈系统，会因此引入 22.5dB 的插损，并且由于 T/R 转换 器的转换时延，同时也将给系统引入一定时延。LTE-FDD 收发在不同频段，需 要使用一个双工器（相当于两个滤波器）将收发分开，会因此引入 1dB 的插损， 具体如图所示： 图

13、 2-6 TD_LTE 与 FDD_LTE 的 RRU 结构 2.3 物理层差异 对于 TD-LTE 和 FD-LTE 在物理层上的差异，从系统同步、参考信号和控制信 令 3 个方面进行比较分析。 其中，系统同步的差异性见下表 2-2： 差异化项目 TD-LTE FD-LTE 终端定时 由定时提前量（Timing Advance）来控制 UL/DL 定时配置；GP Enode B 同步 eNode B 同步为必需，同步信号位 置可变 异步，eNode B 同步为可选 随机接入前导 正常子帧： 普通 RACH（类似 FDD） UpPTS：短 RACH（TDD 专 用） 循环前缀 0.8/1.6m

14、s 突发， 在任何上行子帧上接收每 个小区 64 个前导 PRACH（随机接入物理信道 前导格式 0,1,2,3,40 0,1,2,3 小区搜索 SSS 在时隙 0 的最后一个 OFDM 符号上 时隙 0 和 10 上传送 PSS 和 SSS 物理广播信道（P-BCH） PSS 在 DwPTS 的第 3 个 OFDM 符号上 参考信号的差异性见下表： 差异化项目 TD-LTE LTE-FDD 小区专用下行参考信号 正常子帧：与 FDD 相同 特殊子帧：DwPTS（长度可 1、2 或者 4 根天线，天线 1 和 2 的密度更大 ） 变）UpPTS（无数据和控制 信号） 终端专用下行参考信号 TD

15、D 为必选 FDD 为可选 上行参考信号 每个子帧中两个长块 与 TDD 相同 表 2-2 系统同步的差异性 控制信令的差异性见下表 2-3： 差异化项目 TD-LTE FD-LTE 下行控制信道 每次可以调度一个下行子 帧和多个上行子帧 每次可以调度一个下行子 帧和一个上行子帧 上行控制信道 一个上行子帧可以对多个 下行子帧进行 ACK/NACK 确 认 每个下行子帧都具有一个 ACK/NACK 下行控制信令 正常子帧：与 FDD 相同 DwPTS:最多两个 OFDM 符 号 每个下行子帧中有 13 个 OFDM 符号 上行控制信令 在每个上行子帧中 与 TDD 相同 上行控制信令跳频 子帧

16、内以时隙为单位进行 跳频 与 TDD 相同 PUCCH 格式 取决于 TDD UL/DL 配置 每个子帧中 1bit、2bit、20bit 每个子帧上是否多个 ACK/NACK 是 否 DL/UL 定时 n+k(k4)，由 DL/UL 配置和 子帧位置确定 m+4 HARQ RTT（ms） 取决于子帧位置 8 2.4 总结 2.4.1 LTE TDD 的优势 （1）频谱配置 表 2-3 控制信令的差异性 频段资源是无线通信中最宝贵的资源，随着移动通信的发展，多媒体业务 对于频谱的需求日益增加。现有的通信系统 GSM900 和 GSM1800 均采用 FDD 双工 方式，FDD 双工方式占用了大

17、量的频段资源，同时，一些零散频谱资源由于 FDD 不能使用而闲置，造成了频谱浪费。由于 LTE TDD 系统无需成对的频率, 可以 方便的配置在 LTE FDD 系统所不易使用的零散频段上, 具有一定的频谱灵活性， 能有效的提高频谱利用率。 另外，中国已经为 TDD 划分了 155 MHz 的频段(如图 2-7 所示) ,为 LTE TDD 的应用创造了条件。因此，在频段资源方面，LTE TDD 系统和 LTE FDD 系统 具有更大的优势。中国移动可以针对不同的频段资源，分别部署 LTE TDD 系统 和 LTE FDD 系统，充分利用频谱资源。 图 2-7 中国为 TDD 划分的频段 （1

18、） 支持非对称业务 在第三代移动通信系统以及未来的移动通信系统中,除了提供语音业务之外， 数据和多媒体业务将成为主要内容，且上网、文件传输和多媒体业务通常具有 上下行不对称特性。LTE TDD 系统在支持不对称业务方面具有一定的灵活性。 根据 LTE TDD 帧结构的特点，LTE TDD 系统可以根据业务类型灵活配置 LTE TDD 帧的上下行配比。如浏览网页、视频点播等业务，下行数据量明显大于上行数 据量，系统可以根据业务量的分析，配置下行帧多于上行帧情况，如 6DL:3UL ，7DL:2UL，8DL:1UL，3DL:1UL 等。而在提供传统的语音业务时，系统可以配 置下行帧等于上行帧，如

19、2DL:2UL。 在 LTE FDD 系统中, 非对称业务的实现对上行信道资源存在一定的浪费, 必须采用高速分组接入(HSPA) 、EV-DO 和广播/组播等技术。相对于 LTE FDD 系统，LTE TDD 系统能够更好的支持不同类型的业务，不会造成资源的浪费。 （3）智能天线的使用 智能天线技术是未来无线技术的发展方向，它能降低多址干扰，增加系统 的吞吐量。在 LTE TDD 系统中, 上下行链路使用相同频率, 且间隔时间较短, 小于信道相干时间，链路无线传播环境差异不大，在使用赋形算法时，上下行 链路可以使用相同的权值。与之不同的是, 由于 FDD 系统上下行链路信号传播 的无线环境受频

20、率选择性衰落影响不同, 根据上行链路计算得到的权值不能直 接应用于下行链路。因而 , LTE TDD 系统能有效地降低移动终端的处理复杂性。 另外，在 LTE TDD 系统中，由于上下行信道一致, 基站的接收和发送可以共用 部分射频单元, 从而在一定程度上降低了基站的制造成本。 （4）与 TD-SCDMA 的共存 LTE TDD 系统还有一个 LTE FDD 无法比拟的优势，就是 LTE TDD 系统能够 与 TD-SCDMA 系统共存。对现有通信系统来说，目前的数据传输速率已经无法满 足用户日益增长的需求，运营商必须提前规划现有通信系统向 B3G/4G 系统的平 滑演进。由于 LTE TDD

21、 帧结构基于我国 TD-SCDMA 的帧结构，能够方便的实现 TD-LTE 系统与 TD-SCDMA 系统的共存和融合。如图 2-8 所示，以 5ms 的子帧为 基准，TD-SCDMA 有 7 个子帧，且特殊时隙是固定的，TD-LTE 通过调整特殊时隙 的长度，就能够保证两个系统的 GP 时隙重合（上下行切换点），从而实现两个 系统的融合。 图 2-8 TD-SCDMA 与 TD-LTE 融合 2.4.2 LTE TDD 的不足 结合以上对系统结构的分析，可以知道，TD-LTE 在同一帧中需要传输上下 行两个链路，系统设计更复杂，对设备的要求更高，相对 LTE-FDD 而言，也存 在一些不足。

22、 （1） 由于保护间隔的使用降低了频谱利用率，特别是提供广覆盖的时候，使 用长 CP，对频谱资源造成浪费。 （2） 使用 HARQ 时，TD-LTE 的控制信令比 LTE-FDD 更复杂，且平均 RTT 比 LTE-FDD 更长。 （3） 由于上下行信道占用同一频段的不同时隙，为了保证上下行帧的准确接 收，系统对终端和基站的同步要求更高。 （4） 在系统能力表现上，TD-LTE 系统在上下行相同配置（如 UL:DL=1：1）时 比 LTE-FDD 的覆盖能力要小，会导致建网成本加大。在相同带宽时，上 下行的峰值速率也比 LTE-FDD 略低。 为了补偿 LTE TDD 系统的不足，LTE TD

23、D 系统采用了一些新技术，如：TDD 支持在微小区使用更短的 PRACH，以提高频谱利用率；采用 multi-ACK/NACK 的 方式，反馈多个子帧，节约信令开销等。 2.4.3 针对电网规划 TD-LTE 的优势 TDD 双工方式具有频谱配置灵活，频谱利用率高，上下行 信道互惠性等特 点，能够满足电网系统对带宽的要求以及频率分配零散化的趋势，并且在 B3G/4G 移动通信系统中具有较强的优势。 LTE TDD 在频谱利用、非对称业务支持、智能天线技术支持、与 TD-SCDMA 系统 共存等方面，有很大的优势。电网系统的上下行业务不对称，利用 FDD-LTE 易 造成频谱资源的浪费，而利用 TDD 配置更能有效利用频谱资源，而且合理配置 上下行时隙，在节省资源的前提下更好的满足用户需求。随着 LTE TDD 技术研 究的深入和国际市场的推广，将成为未来无线通信系统中的主流技术。