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LTE TDD与LTE FDD差异对比
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目录
一、 TDD与FDD差异概述
二、 TDD与FDD差异详解
简单说明LTE FDD,TDD
100% 相同
90% 相同
内部协议相同
D D D D D D D
D U U U D D D
U U U U U U U
90%相同:基础技术完全相同
Item TD-LTE LTE FDD
信道带宽配置灵活 1.4M,3M,5M,10M,15M,20M 1.4M,3M,5M,10M,15M,20M
多址方式 DL:OFDM
UL:SC-FDMA(考虑降低终端的峰均比)
DL:OFDM
UL:SC-FDMA(考虑降低终端的峰均比)
编码方式 卷积码,Turbo码 卷积码,Turbo码
调制方式 QPSK,16QAM,64QAM QPSK,16QAM,64QAM
功控方式 开闭环结合 开闭环结合
链路自适应 支持 支持
拥塞控制 支持 支持
移动性 最高支持350km/h(支持inter/intra-RAT
HO)
最高支持350km/h(支持inter/intra-
RAT HO)
语音解决方案 CSFB/SRVCC CSFB/SRVCC
系统架构 全IP扁平化结构 全IP扁平化结构
不同点:本质都是由TDD与FDD双工方式差异而来
双工方式
差异
帧结构
差异
多天线技术
差异
正面:
TDD支持非对称的上下行时隙配置,可将更多带宽分配给下行
反面:
由于相邻基站间的交叉时隙干扰问题,还不能够做到动态的时隙配比调整
不同运营商的TDD相邻频谱需要配置相同时隙配比,否则有干扰,需要额外划分保护带
对时钟同步提出更高要求,否则远端干扰
TDD:时分(Gp时间间隔)
FDD:频分(双工频率间隔)
正面:
TDD利用上下行信道衰落的一致性,可以支持多天线“波束赋型”算法,提高信噪比
反面:
“波束赋型”需要4天线或者8天线才支持,增加了天面复杂度,和设备处理能力要求
单载波带宽
差异
FDD和TDD单载波最大信道带宽都是20MHz,但是FDD上下行累计是40MHz;而TDD上下行累计依然是20MHz;
导致TDD单载波峰值速率吃亏,更需要CA
10%的不同点说明 (1)
频段
帧结构
子帧配置
HARQ 处理过程
同步
RRU
频段1-14, 17-26
类型1(FDD采用10ms的帧结构)
按上下行分配
固定HARQ次数和事件延迟
不同的主同步与辅同步信号符号位置
双工器 1dB 插损
频段33-43
类型2(支持10ms的帧结构,也支持5ms的帧结构,一般用5ms的帧结构,主要两个原因,TDS,二是性能)
灵活的子帧配比
可变HARQ次数,以及时间延迟
不同的主同步与辅同步信号符号位置
T/R转换器 2-2.5 dB 插损
LTE TDD LTE FDD
10%的不同点说明(2)
波束成型
MIMO工作模式
Reference Signal (RS)
随机接入前导
网络干扰
不支持beamforming
支持模式1–6
格式0–3
不要求整网络严格同步
LTE TDD LTE FDD 支持beamforming
支持模式1–8
格式0–4
整网络要求严格同步
下行:基于小区的参考信号RS
上行:支持DMRS and SRS,SRS在数据子帧上
下行:支持UE级别和小区级别的参考信号RS
上行:支持DMRS和
SRS,SRS在UpPTS上
目录
一、 TDD与FDD差异概述
二、TDD与FDD差异详解
频段:3GPP规定的FDD工作频段
E-UTRA Band Uplink Downlink Duplex Mode
1 1920MHz–1980MHz 2110MHz–2170MHz FDD
2 1850MHz–1910MHz 1930MHz–1990MHz FDD
3 1710MHz–1785MHz 1805MHz–1880MHz FDD
4 1710MHz–1755MHz 2110MHz–2155MHz FDD
5 824MHz–849MHz 869MHz–894MHz FDD
6 830MHz–840MHz 875MHz–885MHz FDD
7 2500MHz–2570MHz 2620MHz–2690MHz FDD
8 880MHz–915MHz 925MHz–960MHz FDD
9 1749.9MHz–1784.9MHz 1844.9MHz–1879.9MHz FDD
10 1710MHz–1770MHz 2110MHz–2170MHz FDD
11 1427.9MHz–1452.9MHz 1475.9MHz–1500.9MHz FDD
12 698MHz–716MHz 728MHz–746MHz FDD
13 777MHz–787MHz 746MHz–756MHz FDD
14 788MHz–798MHz 758MHz–768MHz FDD
17 704MHz–716MHz 734MHz–746MHz FDD
18 815MHz–830MHz 860MHz–875MHz FDD
19 830MHz–845MHz 875MHz–890MHz FDD
20 832MHz–862MHz 791MHz–821MHz FDD
21 1447.9MHz–1462.9MHz 1495.9MHz–1510.9MHz FDD
22 3410MHz–3500MHz 3510MHz–3600MHz FDD
LTE R9
协议新增
18-21频
段,R10
协议新增
22频段
频段:3GPP规定的TDD工作频段
E-UTRA Band Uplink Downlink Duplex Mode
33 1900 MHz –1920 MHz 1900 MHz –1920 MHz TDD
34 2010 MHz –2025 MHz 2010 MHz –2025 MHz TDD
35 1850 MHz –1910 MHz 1850 MHz –1910 MHz TDD
36 1930 MHz –1990 MHz 1930 MHz –1990 MHz TDD
37 1910 MHz –1930 MHz 1910 MHz –1930 MHz TDD
38 2570 MHz –2620 MHz 2570 MHz –2620 MHz TDD
39 1880 MHz –1920 MHz 1880 MHz –1920 MHz TDD
40 2300 MHz –2400 MHz 2300 MHz –2400 MHz TDD
41 2500 MHz—2690 MHz 2500 MHz—2690 MHz TDD
42 3400 MHz—3600 MHz 3400 MHz—3600 MHz TDD
43 3600 MHz—3800 MHz 3600 MHz—3800 MHz TDD
44 703 MHz—803 MHz 703 MHz—803 MHz TDD
LTE R10协议新增Band42和Band43,主要用于英国,爱尔兰等国家。Band42-44都有100M带宽,可用作eRelay。
帧结构:是LTE TDD/FDD差异的核心
• DwPTS 至少3个OFDM符号
• 第三个符号中间72个RE发送P-SCH
• 控制信道最多占两个符号,而普通子帧的控制信道最多可以占三个符号
• 导频与普通子帧一样,如果导频符号在GP内,不发送
DL
subframe #0GP
SSS PSS
UL
subframe #2
UpPTSRS/Control
DwPTS
Data
物理层
• GP的作用:上下行传输时延、上下行收发转换时间、避免基站间干扰、与其它TDD系统兼容
eNodeB:
UE:
TRTT /2 TTA = TRTT + TUD
TUDTDU
GP
DwPTS UpPTS
eNodeB:
UE:
TRTT /2 TTA = TRTT + TUD
TUDTDU
GP
DwPTS UpPTS
GP大小决定了TDD支持最大的小区半径的大小
注:TDD小区真实的小区半径(除去可使
用功控进行调整的)共有三个参数共同决定,三者取小,一个是上下行转换间的GP
,第二个是preamble的接入格式(即大家所说的GT),第三个参数是prach cyclic
shift
Special-subframe
configuration
DwPTS GP UpPTS 最大小区半径
0 3 10 1 107公里
1 9 4 1 42.8公里
2 10 3 1 32.1公里
3 11 2 1 21.4公里
4 12 1 1 10.7公里
5 3 9 2 96.3公里
6 9 3 2 32.1公里
7 10 2 2 21.4公里
8 11 1 2 10.7公里
物理层
TDD下行子帧信道结构
物理层下行信道差异
TDD的上行信道配置 FDD的上行信道配置
上行信道配置
物理层上行信道特性差异
物理层上下行链路基本特性
物理层主要流程及差异
TDD上下行子帧比例
MAC特性差异
DRX流程
上下行信道调度
随机接入流程
随机接入资源分配
随机接入Preamble
Sounding参考信号资源配置
PDCCH上行ULGrant调度指示
HARQ通道数
HARQ上行反馈时序
HARQ下行反馈时序
HARQ反馈:TDD中ACK与初传数据之间为变量,复杂度高
根据协议,下行数据必须在上行子帧上反馈ACK/NACK,且与初传数据存在定时关系,以节省信令开销:
FDD:上下行子帧配比固定,ACK与初传数据的间隔固定为4个TTI
TDD:上下行子帧配比不固定,4个TTI后不一定是期望的上行子帧,因此ACK与初传数据的时间间隔也是一个变量,
如图:
定时关系的不固定,增加了算法的复杂度和实现的难度
下行HARQ反馈的最大时延是13个TTI,大大增加了HARQ进程的RTT,这对UE的物理层存储能力提出了极大的
挑战
同步:同步信号设计不同
TDD
FDD
LTE TDD和LTE FDD主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)生成一样,传递信息一样
LTE TDD和LTE FDD帧结构中,同步信号的相对位置不同,FDD主辅同步信号是连续的,TDD主辅同步信号间隔了两
个符号
FDD中P-SCH在第0/5子帧的最后一个符号,S-SCH在第0/5子帧的倒数第二个符号;
TDD中P-SCH在DwPTS的第三个符号,S-SCH在0/5子帧的最后一个符号
利用主辅同步信号的相对位置不同,UE可以在小区搜索的初始阶段识别系统是FDD还是TDD小区
基站间严格同步
MIMO和BF的差异对比
空间复用(MIMO)
利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性,向一个终端/基站并行发射多个数据流,提高系统峰值吞吐量
UE1
Layer 1, CW1, AMC1
UE2
Layer 2, CW2, AMC2
MIMO
空间分集
利用较大间距的天线阵元之间或赋形波束之间的不相关性,发射或接收一个数据流,避免单个信道衰落对整个链路的影响,提升链路可靠性
codeword
UE1
User1
Mod
波束赋形(BeamForming)
利用较小间距的天线阵元之间的相关性,通过阵元发射的波之间形成干涉,集中能量于某个(或某些)特定方向上,形成窄波束,对准特定用户,增大信噪比,提高边缘和平均吞吐量,扩展覆盖范围。需要利用TDD上下行使用相同频率,信道衰落一致的特点,并且四发射通道或八发射通道,才支持波束赋形
Cell A
Cell B
Cell C
FDD和TDD
都支持
只有TDD
支持,因为上下行同频,信道具有互易性
MIMO和BF主要是从下行方向提高容量。上行终端只支持单发,基站多天线接收可改善反向覆盖范围
典型MIMO模式:
2*2:双流:基站RRU双发,终端双收;2通道天线
4*2,双流:基站RRU四发,终端双收;4通道天线
4*4:四流:基站RRU四发,终端四收,4通道天线
典型BF模式:
单流BF:不依赖终端
双流BF:不依赖终端
FDD与TDD对天线的要求不同
智能天线的原理 智能天线的原理
FDD非智能天线,宽波束
TDD智能天线(4或8通道),波束赋形生成窄波束
优势: MIMO效果最好,天线增益大,体积小,成本低,便于与2G/3G网络共天馈
代价:波束赋形效果较差
优势: 波束赋形(BeamForming)效果最好,
代价:天线增益小2dB,天线体积大,成本高。(可通过两组双极化支持双流2*2MIMO)
采用8通道天线,会进一步增加天面空间不足场景FDD与TDD共天馈的工程难度
Beamforming原理与应用
波束赋形(Beamforming)是一种下行多天线技术,基站在发射端对数据先加权再发送
,形成窄的发射波束,将能量对准目标用户如图所示。
波束赋形可以不利用终端来反馈所需信息,来波方向和路损信息可以在基站侧通过测量
上行接受信号获得,并且不要求上行使用多根天线进行数据发送。
该特性的益处:
提高UE来波方向信噪比
提升系统容量和覆盖范围。
单流Beamforming传输模式是指在一块OFDM时频资源上传输一个数据流,适合于信道质量较差的
情况。
单流可以提升SNR从而获取分集增益,分集增益一般较小(1dB左右)
以4天线为例,单流下行加权发送如所示:数据流S与4个权值w1~w4进行加权运算后,送到4个天线
端口发射。
Beamforming的分类(单流)
Beamforming双流传输模式是指在一块OFDM时频资源上传输两个数据流,形成空间复用,适合于
信道质量好的情况。
以4天线为例,双流下行加权发送如所示。两个数据流S1、S2,每根天线有两个权值wi1,wi2。数据
流S1与4个权值w11~w41进行加权运算,数据流S2与另外4个天线权值w12~w42进行加权运算,加权后的
两个流相加,送到4个天线端口发射。
Beamforming的分类(双流)
Beamforming应用
配置波束赋形天线前,对于交叉极化天线,需要了解天线端口编号与同极化的对应关系
。4天线和8天线的天线振子单元与RRU端口的连接必须与图所示的连接保持一致。
4天线交叉极化映射图 4天线线阵极化映射图 4天线圆阵同极化映射图 8天线交叉极化映射图
TDD和FDD在RRU射频双工方式的差异
TD-LTE和LTE FDD在BBU等基带处理上,软硬件完全相同,可以共用;
TDD RRU 因为引入收发转换器,插损和噪声系数大于FDD,整体损失约1dB;
TDD
FDD
TDD Duplex Mode
FDD Duplex
Mode
发射和接收的双工方式不同
RF+PA部分相同(有频段差异)
数字中频
基带处理
CP
RI
数字中频
基带处理
CP
RI
基带处理相同
中频处理相同
CPRI
接口相同
X1
S1
X1
S1
X1和S1接
口相同
双工器
转换器
综上所述-LTE FDD与TDD的差别
FDD TDD 对实现的影响
Frame configuration FS1 FS2 基站硬件、网络同步有影响
特殊时隙 无 GP 无 最大支持100Km
UE提前发送20µs 对UE有影响
DwPTS P-SCH在DwPTS中的第三个符号 对UE同步有点影响
控制信道只占前两个符号 对调度有影响
UpPTS 短RACH方式 对基带算法有影响,如何调度也有影响
SRS 增加互易性测量算法
不同上
下行配
比引起
HARQ
、控制
信道格
式、控
制时延
等不同
HARQ进程数 8 根据上下行不同配比有不同的进程数,下行最大有15
个进程
对调度有影响
AN反馈时序 第4帧反馈 大于或等于第4帧反馈
UE Soft buffer size Equal size split overlooking进程数大于8 对UE侧有影响
PHICH 根据上下行不同配比有不同PHICH数 对调度有影响
UL grant 2DL:3UL多个上行TTI调度 对MAC、基带算法有影响
PUCCH 单独反馈 AN bundling 或 AN multiplexing 对基带、MAC算法有影响
功率控制 第4帧 根据上下行不同配比有不同
上下行子帧连续性 连续 不连续 对跨子帧基带算法有影响
Beamforming 可选 必选 对基带、MAC算法有影响
上下行信道互易性 没有 有 对基带测量算法有影响