載波聚合的研究與應(yīng)用淺談

李治+張宇

【摘要】 在現(xiàn)今，3G還未全面廣泛應(yīng)用，4G就已經(jīng)開始大規(guī)模的宣傳。從近期獲悉，中國(guó)移動(dòng)將會(huì)采用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-LTE制式。除TD-LTE之外，世界上廣泛采用的一種4G標(biāo)準(zhǔn)還有FDD-LTE。本文將為你介紹這兩種4G網(wǎng)絡(luò)模式，并對(duì)這兩種組網(wǎng)進(jìn)行對(duì)比分析。

【關(guān)鍵詞】 4G TD-LTE FDD-LTE

2015年2月27日，工信部正式向中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信發(fā)放LTE FDD 4G牌照，至此，4G網(wǎng)絡(luò)正式全面開放。雖然中國(guó)移動(dòng)借助TD制式在4G時(shí)代已經(jīng)領(lǐng)跑一年有余，但是中國(guó)聯(lián)通/電信與國(guó)際接軌的FDD技術(shù)同樣不容小窺。那么問題就來了，現(xiàn)在的中國(guó)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)，4G網(wǎng)絡(luò)究竟哪家強(qiáng)？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(shí)間來分離接收和發(fā)送信道。在TDD方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時(shí)隙作為信道的承載，其單方向的資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行了分配。某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，另外的時(shí)間由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)給基站，基站和移動(dòng)臺(tái)之間必須協(xié)同一致才能順利工作。

二、FDD-LTE工作原理

頻分雙工（FDD）和時(shí)分雙工（TDD）是兩種不同的雙工方式。FDD是在分離的兩個(gè)對(duì)稱頻率信道上進(jìn)行接收和發(fā)送，用保護(hù)頻段來分離接收和發(fā)送信道。因此，F(xiàn)DD必須采用成對(duì)的頻率，依靠頻率來區(qū)分上下行鏈路，其單方向的資源在時(shí)間上是連續(xù)的。在優(yōu)勢(shì)方面，F(xiàn)DD在支持對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，可以充分利用上下行的頻譜，但在支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率將大大降低。

三、TD-LTE與FDD-LTE組網(wǎng)對(duì)比分析

3.1 TD-LTE與FDD-LTE技術(shù)差異區(qū)別

TD-LTE采用時(shí)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(tǒng)接收和傳送是在同一頻率信道，即載波的不同時(shí)隙，用保護(hù)時(shí)間來分離接收與傳送信道；而FDD則是在分離的兩個(gè)對(duì)稱的頻率信道上，用保護(hù)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(qū)別

TDD用時(shí)間來分離接收和發(fā)送信道。在TDD方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時(shí)隙作為信道的承載，其單方向的資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行了分配。某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，另外時(shí)間由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信號(hào)給基站，基站和移動(dòng)臺(tái)之間必須協(xié)同一致才能順利工作。

四、TD-LTE的優(yōu)勢(shì)

1.能夠靈活配置頻率，使用FDD 系統(tǒng)不易使用的零散頻段；2.可以通過調(diào)整上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，提高下行時(shí)隙比例，能夠很好的支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)；3.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；4.接收上下行數(shù)據(jù)時(shí)，不需要收發(fā)隔離器，只需要一個(gè)開關(guān)即可，降低了設(shè)備的復(fù)雜度；5.具有上下行信道互惠性，能夠更好的采用傳輸預(yù)處理技術(shù)，如預(yù)RAKE 技術(shù)、聯(lián)合傳輸（JT）技術(shù)、智能天線技術(shù)等， 能有效地降低移動(dòng)終端的處理復(fù)雜性。6.與TD-SCDMA的共存。LTE TDD系統(tǒng)還有一個(gè)LTE FDD無法比擬的優(yōu)勢(shì)，就是LTE TDD系統(tǒng)能夠與TD-SCDMA系統(tǒng)共存。對(duì)現(xiàn)有通信系統(tǒng)來說，目前的數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)無法滿足用戶日益增長(zhǎng)的需求，運(yùn)營(yíng)商必須提前規(guī)劃現(xiàn)有通信系統(tǒng)向B3G/4G系統(tǒng)的平滑演進(jìn)。由于LTE TDD幀結(jié)構(gòu)基于我國(guó)TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)，能夠方便的實(shí)現(xiàn)TD-LTE系統(tǒng)與TD-SCDMA系統(tǒng)的共存和融合。如圖4所示，以5ms 的子幀為基準(zhǔn)，TD-SCDMA有7個(gè)子幀，且特殊時(shí)隙是固定的，TD-LTE通過調(diào)整特殊時(shí)隙的長(zhǎng)度，就能夠保證兩個(gè)系統(tǒng)的GP時(shí)隙重合（上下行切換點(diǎn)），從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的融合。7.智能天線的使用。智能天線技術(shù)是未來無線技術(shù)的發(fā)展方向，它能降低多址干擾，增加系統(tǒng)的吞吐量。在LTE TDD系統(tǒng)中， 上下行鏈路使用相同頻率， 且間隔時(shí)間較短， 小于信道相干時(shí)間，鏈路無線傳播環(huán)境差異不大，在使用賦形算法時(shí)，上下行鏈路可以使用相同的權(quán)值。與之不同的是， 由于FDD 系統(tǒng)上下行鏈路信號(hào)傳播的無線環(huán)境受頻率選擇性衰落影響不同， 根據(jù)上行鏈路計(jì)算得到的權(quán)值不能直接應(yīng)用于下行鏈路。因而， LTE TDD系統(tǒng)能有效地降低移動(dòng)終端的處理復(fù)雜性。8.支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)。在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)以及未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，除了提供語音業(yè)務(wù)之外，數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)將成為主要內(nèi)容，且上網(wǎng)、文件傳輸和多媒體業(yè)務(wù)通常具有上下行不對(duì)稱特性。LTE TDD系統(tǒng)在支持不對(duì)稱業(yè)務(wù)方面具有一定的靈活性。根據(jù)LTE TDD幀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，LTE TDD系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)類型靈活配置LTE TDD幀的上下行配比。如瀏覽網(wǎng)頁、視頻點(diǎn)播等業(yè)務(wù)，下行數(shù)據(jù)量明顯大于上行數(shù)據(jù)量，系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)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(tǒng)的語音業(yè)務(wù)時(shí)，系統(tǒng)可以配置下行幀等于上行幀，如2DL：2UL。在LTE FDD系統(tǒng)中， 非對(duì)稱業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)對(duì)上行信道資源存在一定的浪費(fèi)， 必須采用高速分組接入（HSPA） 、EV-DO 和廣播/組播等技術(shù)。相對(duì)于LTE FDD系統(tǒng)，LTE TDD系統(tǒng)能夠更好的支持不同類型的業(yè)務(wù)，不會(huì)造成資源的浪費(fèi)。

五、TD-LTE的不足

1.由于TDD方式的時(shí)間資源分別分給了上行和下行，因此TDD方式的發(fā)射時(shí)間大約只有FDD的一半，如果TDD要發(fā)送和FDD同樣多的數(shù)據(jù)，就要增大TDD的發(fā)送功率；2.TDD系統(tǒng)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(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；4.由于保護(hù)間隔的使用降低了頻譜利用率，特別是提供廣覆蓋的時(shí)候，使用長(zhǎng)CP，對(duì)頻譜資源造成浪費(fèi)。5.使用HARQ時(shí)，TD-LTE的控制信令比LTE-FDD更復(fù)雜，且平均RTT比LTE-FDD更長(zhǎng)。6.由于上下行信道占用同一頻段的不同時(shí)隙，為了保證上下行幀的準(zhǔn)確接收，系統(tǒng)對(duì)終端和基站的同步要求更高。7.在系統(tǒng)能力表現(xiàn)上，TD-LTE系統(tǒng)在上下行相同配置（如UL：DL=1：1）時(shí)比LTE-FDD的覆蓋能力要小，會(huì)導(dǎo)致建網(wǎng)成本加大。在相同帶寬時(shí)，上下行的峰值速率也比LTE-FDD略低。

六、總結(jié)

TD-LTE與FDD-LTE在技術(shù)上差異較少而共性更多，兩者都能為移動(dòng)用戶提供超出以往的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接人體驗(yàn)。在3G時(shí)代，F(xiàn)DD在移動(dòng)通信領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)已成定局，我國(guó)的TD-SCDMA國(guó)際化發(fā)展機(jī)會(huì)渺茫，而TDLTE則從標(biāo)準(zhǔn)制定起就和國(guó)際其他主流標(biāo)準(zhǔn)同步進(jìn)行。為保證TD-LTE的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)和終端產(chǎn)業(yè)發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)繼續(xù)保持領(lǐng)先，需要形成與LTE FDD融合、同步發(fā)展的全球化產(chǎn)業(yè)，縮小市場(chǎng)規(guī)模方面的差距。

參 考 文 獻(xiàn)

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