载波聚合的研究与应用浅谈

李治+张宇

【摘要】 在现今，3G还未全面广泛应用，4G就已经开始大规模的宣传。从近期获悉，中国移动将会采用自主知识产权的TD-LTE制式。除TD-LTE之外，世界上广泛采用的一种4G标准还有FDD-LTE。本文将为你介绍这两种4G网络模式，并对这两种组网进行对比分析。

【关键词】 4G TD-LTE FDD-LTE

2015年2月27日，工信部正式向中国联通和中国电信发放LTE FDD 4G牌照，至此，4G网络正式全面开放。虽然中国移动借助TD制式在4G时代已经领跑一年有余，但是中国联通/电信与国际接轨的FDD技术同样不容小窥。那么问题就来了，现在的中国网络市场，4G网络究竟哪家强？下面，就让我们来比较一下TD-LTE和FDD-LTE有何不同。

一、TD-LTE工作原理

TDD则采用的是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。

二、FDD-LTE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。因此，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。在优势方面，FDD在支持对称业务时，可以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。

三、TD-LTE与FDD-LTE组网对比分析

3.1 TD-LTE与FDD-LTE技术差异区别

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。

3.3 TD-LTE与FDD-LTE工作原理区别

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。

四、TD-LTE的优势

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。6.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4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。7.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。8.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。

五、TD-LTE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.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。5.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。6.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。7.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。

六、总结

TD-LTE与FDD-LTE在技术上差异较少而共性更多，两者都能为移动用户提供超出以往的移动互联网接人体验。在3G时代，FDD在移动通信领域的绝对优势已成定局，我国的TD-SCDMA国际化发展机会渺茫，而TDLTE则从标准制定起就和国际其他主流标准同步进行。为保证TD-LTE的技术和标准演进、网络和终端产业发展、网络建设和运营继续保持领先，需要形成与LTE FDD融合、同步发展的全球化产业，缩小市场规模方面的差距。

参 考 文 献

[1]韩玉楠，杜少凤，张涛.TD-LTE与LTE FDD混合组网策略探讨.《现代电信科技》.2013.

[2]杨华.简析TD-LTE/LTE FDD混合组网模式的实施.《信息通信》.2014.

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

[4]陈敏.移动通信FDD-LTE与TD-LTE技术融合组网浅谈. 《移动通信》.2013.

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