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[通讯科技] 我国迈入4G时代,TDD与FDD技术对比

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发表于 2013-12-5 07:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
转自http://www.ithome.com/html/it/63843.htm

导语:业内人士预计,中国移动将于本月18日推出4G LTE服务。中国移动的LTE网络采用了TD-LTE(LTE TDD)技术。另一方面,中国电信和中国联通LTE FDD网络的建设也已起步。那么什么是TDD和FDD?两者又分别有什么优缺点?有国外技术网站对此进行了详细介绍。

以下为文章全文:

双工(Duplex)是一种在单一通信信道上实现双向通信的过程,包括两种类型,分别为半双工和全双工。

在半双工系统中,通信双方使用单一的共享信道轮流发送数据。双向广播就采用了这种方式。在一方发送数据时,另一方只能收听。数据发送方通常会发出“Over”的信号,表明本方数据发送结束,对方可以开始发送数据。在实际网络中,两台计算机可以使用一根通信电缆来轮流收发数据。

全双工则是指同时的双向通信。通信双方可以在同一时刻收发数据。固定电话和手机的通信采用了这种方式。另一些类型的网络也支持数据收发同时进行。这是一种更实用的双工技术,但相对于半双工更复杂、成本更高。全双工技术又分为两种:时分双工(TDD)和频分双工(FDD)。

20131204_235347_59.jpg

频分双工(FDD)

FDD要求系统拥有两个独立通信信道。在网络中将有两根通信电缆。全双工以太网使用CAT5的双绞线来实现数据的同时收发。

移动通信系统则需要两个不同的频段或信道。两个信道之间需要有足够的间距来确保收发不会相互干扰。这样的系统必须对信号进行滤波或屏蔽,才能确保信号发送机不会影响邻近的接收机。

在手机中,发送机和接收机在非常近的距离下同时工作。接收机必须尽可能多地过滤发送机发出的信号。频谱分离的情况越好,滤波器效率就越高。

FDD通常需要更多的频谱资源,一般情况下是TDD的两倍。此外,对发送和接收信道必须进行适当的频谱分离。这种所谓的“安全频段”将无法使用,因此带来了浪费。考虑到频谱资源的稀缺性和昂贵成本,这是FDD的一大缺陷。

不过,FDD在移动通信系统中被广泛使用,例如已被大量部署的GSM网络。在一些系统中,869MHz至894MHz的25MHz带宽频谱被用于基站至手机的下行通信,而824MHz至849MHz的25MHz带宽频谱被用于手机至基站的上行通信。

FDD的另一个缺点在于,很难应用多输入多输出(MIMO)天线技术和波束成形技术。这些技术是当前4G LTE网络的核心,能大幅提高数据传输速率。单一天线通常很难有足够带宽去覆盖FDD使用的全部频率,这也需要更复杂的动态调整电路。

FDD系统也可以利用单根电缆来实现。在这种情况下,收发信道分别使用不同的频段。有线电视系统即是如此。同样的,在这种系统中也需要滤波器来分离信道。

时分双工(TDD)

TDD系统使用单一频率来进行收发。通过分配不同的时隙,TDD系统可以利用单一频段来进行收发操作。TDD系统中发送的信息,无论是语音、视频还是计算机数据,都是串行的二进制数据。每个时隙的长度可能为1字节,同时可以将多个字节组装在一起成帧。

由于数据传输速率很快,因此通信双方很难分辨数据传输是间歇性的。因此,与其使用“同时”一词来描述这种传输,“并发”一词可能更合适。例如,在将数字语音转换为模拟格式的过程中,没有人会认为这一过程不是全双工。

在某些TDD系统中,上行和下行可以分配相等的时隙。不过,系统实际上并不要求进行这样的对称分配,在某些情况下系统可以是上下行不对称的。

例如,在互联网接入的应用中,数据下载时间通常远大于上传时间,因此可以给数据上传分配较少的时隙。一些TDD系统支持动态带宽分配,其中的时隙数量可以按需分配。

TDD的真正优势在于,系统只需使用频谱的一个信道。此外,没有必要浪费频谱资源设置“安全频段”,或采取信道隔离措施。不过TDD的主要问题在于,系统在发送机和接收机两端需要非常精确的时间同步,以确保时隙不会重叠,产生相互影响。

通常情况下,TDD系统中的时间是由原子钟和GPS系统来实现同步的。在不同时隙之间还需要设置“安全时间”,以防止时隙重叠。这一时间通常相当于从发送到接收整个过程的环回时间,以及在整个通信链路上的时延。

应用案例

目前,大部分手机系统都采用FDD技术。4G LTE技术最初也选择了FDD,而有线电视系统则完全基于FDD。

不过,大部分无线数据传输系统都采用TDD技术。WiMax和WiFi均为TDD技术,蓝牙和ZigBee等系统也是同样。无绳电话同样使用TDD。而由于频谱的稀缺性和较高的成本,TDD也被应用在一些移动通信系统中,例如中国的TD-SCDMA和TD-LTE。如果出现频谱紧张的现象,其他国家可能也会部署TD-LTE网络。

结论

整体来看,TDD可能是更好的选择,但FDD目前得到了更广泛的应用。这主要是由于频谱分配的历史原因,以及FDD技术出现得更早。目前来看,FDD仍将在移动通信系统中占据主导地位。不过,随着频谱资源越来越紧张,成本越来越高,在频谱的重新分配中,TDD预计将获得更多的应用。


发表于 2013-12-5 08:04 | 显示全部楼层
好复杂呀,电信联通怎么兼容~~
 楼主| 发表于 2013-12-5 08:07 | 显示全部楼层
另附文一片。形象的说明了TD-CDMA和TD-LTE的关系。所以在3G时代让TD坑坏了的同学们别看见TD就说no哦。转自http://www.ithome.com/html/it/63543.htm
4G时代到来,TD-LTE是国产标准吗?

问:

4G马上就要来了,有人说TD是国产标准,需要大力支持;也有人说TD的很多专利并不在我们手里。TD到底是不是中国自己的标准?

答:

这个问题较为复杂,不能简单地下定论。

一、TD-LTE真相

3G时代的TD-SCDMA标准确实是中国提出的。以“中国TD之父”李世鹤为代表的一批中国专家,将涵盖了多家公司专利的TD-SCDMA技术整合为一套3G标准,提交给国际电信联盟。

当时这项技术并不被其他国际厂商看好,为了推动TD通过审核,信息产业部(现工信部的一部分)致函各外企驻中国机构,提醒他们注意“对TD-SCDMA封杀可能造成的后果”。在中国市场的诱惑下,最年轻、实力最弱的TD-SCDMA最终成为了3G国际标准之一。

到了4G时代,LTE成为国际标准,其有两个细分子类,分别为LTE FDD和LTE TDD。两者本质上均为LTE,很多专利是共用的,可以看做是同一座楼房的两个塔尖。

20131202_224110_151.jpg

而TD-SCDMA和LTE在根本原理上并不一致,不具备直接升级到4G的可能。就好像是两栋相邻但各自独立的楼房,左侧叫做TD-SCDMA的楼房最高只能盖3层,而右侧叫做LTE的楼房可以盖到第4层,其中靠近左侧楼房的塔尖叫做LTE TDD,稍远一侧的塔尖叫做LTE FDD。现在住在3层房子里的人想要看到4层塔尖上的风景,怎么办?

现在只能从左侧房顶修一个天桥,连接到最近的LTE TDD塔尖上,让里面的住户可以方便地走到右侧楼房,而不必从新下楼再上楼。这个天桥,就是兼容的关键。

为了建设通向LTE TDD的这个“天桥”,TD-SCDMA拿出了自己的帧结构等少部分专利,“嫁接”到以国际厂商占主导的LTE FDD上面,形成了兼容版LTE TDD。

如今,4层的楼房和3层的楼房打通了,但风景更美好的4层天台,是建立在LTE的楼房地基上的,TD-SCDMA,只是贡献了以帧结构为主的部分专利而已——就是那座天桥。

因此,LTE的专利很大部分由WCDMA等专利复用和升级而来,TD-SCDMA的复用比例并不多。为了让4G标准更成熟,各厂商也分别作了新一代的专利技术研发,这部分新增专利的分配,中国企业占据了一定的份额。

加上之前TD-SCDMA“天桥”的那部分,目前,中国企业掌握的TD-LTE专利比例在20%~28%左右,并不具备主导优势。

更大的份额掌握在高通、爱立信、诺基亚、三星等国外厂商手中。根据目前公布的一些数据,高通和爱立信在LTE领域的专利份额之和可能就已经过半数。

在中国,LTE TDD又被称为TD-LTE,这里面既有通俗叫法的原因,也有宣传方面的考虑。

二、中国力推TD-LTE的原因

既然专利很大部分掌握在外国企业手中,TD-LTE和其他标准相比并无特别,中国为何还要如此力推有两方面原因。从战略角度看,虽然TD-LTE的专利并不由中国主导,但相比于另一项4G标准LTE FDD,中国在TD上的专利比例还是要更大一些。在涉及到技术演进、产业部署和专利授权等方面,中国企业和政府手中的筹码和话语权也就更多。因此,相比于FDD LTE,中国力推日趋成熟的TD-LTE也是情理之中的选择。

从历史的角度看,发展TD-LTE也是必须之举。从3G时代的TD-SCDMA开始,中国政府和企业(很大部分是中国企业)投入了大量的资金和精力用于这项技术的研发和商用探索,其中一部分技术专利也被纳入到TD-LTE之中。时至今日,整个TD形成从国家、运营商到设备商的整体产业链条,已经到了不可能简单放弃的地步。



 楼主| 发表于 2013-12-5 08:11 | 显示全部楼层
毕竟Sprint也在全美开建TD-LTE网络 了。自主产权的东西多一分也是好的。
既然知道3G时代技术上不如人,资费和流量包上还没优势。移动真该反思一下4G时代下到底该怎样运营。
发表于 2013-12-5 08:13 | 显示全部楼层
用户体验,终端多样化,信号覆盖,资费才是老百姓关注的重点
发表于 2013-12-5 08:13 | 显示全部楼层
太长了,看不透
发表于 2013-12-5 08:14 | 显示全部楼层
羙菂冭冭 发表于 2013-12-5 08:11
毕竟Sprint也在全美开建TD-LTE网络 了。自主产权的东西多一分也是好的。
既然知道3G时代技术上不如人,资费 ...

Sprint建设TD-LTE网络了?
发表于 2013-12-5 08:15 | 显示全部楼层
现在很多人看见TD相关的就觉得坑 惯性思维啊
发表于 2013-12-5 08:25 | 显示全部楼层
自有专利比例只有20%~28%啊~
发表于 2013-12-5 08:25 | 显示全部楼层
hujiangzhu 发表于 2013-12-5 08:15
现在很多人看见TD相关的就觉得坑 惯性思维啊

也不能说是惯性思维 因为大部分人压根不懂4G的技术本质,当然用户也不需要知道
普通用户关心的无非是资费以及信号覆盖的问题,至少从现在传出的移动4G资费以及媒体/个人试用结果来说LTE-TDD才刚刚起步罢了
发表于 2013-12-5 08:27 | 显示全部楼层
hujiangzhu 发表于 2013-12-5 08:15
现在很多人看见TD相关的就觉得坑 惯性思维啊

这个不是惯性思维,确实是移动没把3G经营好,资费高,覆盖小,终端缺乏,消费者才会闻TD色变。
发表于 2013-12-5 08:33 | 显示全部楼层
管他TD还是FDD,速度快,便宜,性价比高,才是硬道理
发表于 2013-12-5 08:36 | 显示全部楼层
全文看完,当复习下以前学的
发表于 2013-12-5 08:39 | 显示全部楼层
竟然看完了。。。这么多年死守移不动,又4g是肯定要上了。
发表于 2013-12-5 08:40 | 显示全部楼层
羙菂冭冭 发表于 2013-12-5 08:07
另附文一片。形象的说明了TD-CDMA和TD-LTE的关系。所以在3G时代让TD坑坏了的同学们别看见TD就说no哦。转自h ...

TD-SCDMA其实也是西门子搞出来的,不要了卖给天朝成“自主研发”了
发表于 2013-12-5 08:41 | 显示全部楼层
表示不用移动好多年了...
发表于 2013-12-5 08:52 来自手机 | 显示全部楼层
3g全是华为中兴天语之流,价格高,资费高,你让别人怎么选?妥妥的奔联通电信的节奏
发表于 2013-12-5 08:54 | 显示全部楼层
说了半天,我怎么没看到TDD的缺点是哪些呢?FDD的缺点倒是罗列得很清晰
发表于 2013-12-5 08:55 | 显示全部楼层
一个双车道   一个红绿灯
发表于 2013-12-5 09:04 | 显示全部楼层
对于学telecom的人 看这种软文只能呵呵了
发表于 2013-12-5 09:07 | 显示全部楼层
巴厘岛 发表于 2013-12-5 08:55
一个双车道   一个红绿灯

这回是看懂一点了
发表于 2013-12-5 09:22 | 显示全部楼层
发表于 2013-12-5 09:24 | 显示全部楼层
只关心水货手机可以用哪个。。
发表于 2013-12-5 09:31 | 显示全部楼层
cqgk86 发表于 2013-12-5 09:24
只关心水货手机可以用哪个。。

水货基本都支持fdd lte
发表于 2013-12-5 10:26 | 显示全部楼层
alien0318 发表于 2013-12-5 09:04
对于学telecom的人 看这种软文只能呵呵了

求了解这个TDD和FDD哪个比较好?
发表于 2013-12-5 16:32 | 显示全部楼层
最直观的说,由于基站和手机之间的同步需要有冗余,所以之间也要有保护时隙。所以速度上不去。
另外,LTE-TDD 出国漫游是个问题,当然多模手机除外。因为在国外其实是切换到了LTE-FDD.
总之,国内的土豪可以考虑LTE-TDD;喜欢出国的土豪至少的有个多模4G
发表于 2013-12-5 16:48 | 显示全部楼层
wwei1025 发表于 2013-12-5 08:14
Sprint建设TD-LTE网络了?

最早Clearwire的,现在也就是Sprint的
发表于 2013-12-5 16:51 | 显示全部楼层
glosing 发表于 2013-12-5 10:26
求了解这个TDD和FDD哪个比较好?

当然FDD好,只是TDD差的不是太多。不像WCDMA对TDSCDMA那样甩几条马路。
发表于 2013-12-5 17:01 | 显示全部楼层
兲朝蟹皇 发表于 2013-12-5 08:04
好复杂呀,电信联通怎么兼容~~

电信联通用TDD发发数据卡类的业务就好了。手机么,还是算了吧。
发表于 2013-12-5 17:10 来自手机 | 显示全部楼层
联通 电信是不是两个都要建 ?
两个基站通用么?
e.g 这里只有fdd联通的基站 联通用户tdd的手机就不能上咯?
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