TDD和FDD有什么区别？

sdgk

大家都知道，LTE通常分为FDD LTE和TDD LTE。

提起TDD，稍微懂一点通信的同学，一定会想到中国移动。



是的，一直以来，中国移动就是TD/TDD的代名词。因为从3G时代开始，中国移动就沾上了TD，使用的是TD-SCDMA这个通信标准。



到了4G时代，中国移动可以说是“命里带T”，被工信部“光荣”授予了TDD LTE牌照。

而中国联通和中国电信，3G时代分别用的WCDMA和CDMA2000技术，到了4G时代，携手走向FDD LTE（虽然名义上也有TDD）。



那么，问题来了，为什么大家提到TD的时候，总有谈虎色变、一脸嫌弃？为什么中国移动搞TD-SCDMA和TDD LTE，总是让人觉得掉进大坑？



难道TDD就是不如FDD吗？它们之间，到底有什么区别呢？

今天，小枣君就给大家解释一下这个问题。


FDD和TDD，分别是什么？

其实，FDD和TDD，从本身字面上来说，只是代表了两种不同的双工方式：

TDD，时分双工(Time Division Duplexing)


FDD，频分双工(Frequency Division Duplexing)

什么叫“双工”？


我和你通信，像广播一样，只能我说你听，是单工；像对讲机一样，同一时间只能一方说，另一方听，就是半双工；如果双方可以同时说和听，就是全双工。



TDD和FDD的区别，通过下面的图就能看出来：



注意箭头的方向

举个例子，它们俩就像双车道和单车道。

FDD：双车道，一个车道只能走一个方向，双向互不干扰。


TDD：单车道，不同时间允许走不同的方向。

所以，给FDD分配频段，一般都是成对分配——给一个频段发送，另外再给一个频段接收。 而TDD呢？只会给一个频段。

那么，是不是TDD就节约频段资源啦？别急，待会我再告诉大家。

虽然看上去TDD和FDD区别很大，但是从整个系统来说，FDD LTE和TDD LTE的区别很小。

核心网完全一样，无线接口协议上，两者绝大部分都是相同的：


TDD和FDD，区别就在于物理层（physical layer，PHY）。

什么是帧？

在之前小枣君的文章里（链接在此），我提到过RB（资源块），也提到了“时隙”。



它们都是移动通信物理层的关键概念，是组成通信资源的基本单位。

时隙再往上，就是帧了。

简单理解，帧也是数据传输的载体单位，就是上节课所说的“豆腐块”。

LTE共支持两种无线帧结构：

Frame structure type 1 （适用于FDD）


Frame structure type 2 （适用于TDD）

为了方便理解，我们就叫FDD帧结构和TDD帧结构吧。

请拿手机的童鞋旋转90°。电脑前的童鞋，只能向右歪头90°了。。。


这就是一个FDD帧结构的样子。

无线帧，也叫无线系统帧，它的长度是10ms。

为什么无线帧的长度是10ms？

这就需要一点大学“信号与系统”方面的知识了。

它是这么得出来的：



晕了没？

没关系，请记住，一个无线帧是10ms，就OK了。



一个无线帧，包括10个子帧。每个子帧，包括2个时隙。

1 slot（时隙）= 0.5 ms


1 subframe（子帧） = 1 ms


1 frame（无线帧） = 10ms

现在，我们再来看TDD帧结构。

请大家继续翻转手机90°，or 向右歪头90°。

大家发现，TDD帧结构比FDD帧结构复杂，是不？

确实如此。。。

TDD帧结构里面，除了无线帧和子帧之外，中间还有一个“半帧”。

一个无线帧，包括2个半帧。每个半帧，包括5个子帧。

1 slot（时隙）= 0.5 ms


1 subframe（子帧） = 1 ms


1 half-frame（半帧）= 5 ms


1 frame（无线帧） = 10ms

大家一定发现了，1号、6号子帧与其它子帧不太一样啊。。。


DwPTS、GP、UpPTS，这3个家伙是什么鬼？

是的，1号和6号子帧，叫做特殊子帧。

特殊子帧里面包括3个特殊时隙：

DwPTS : Downlink Pilot Time Slot 下行导频时隙


GP : Guard Period 保护间隔


UpPTS : Uplink Pilot Time Slot 上行导频时隙

大家知道，TDD在一条马路上来回开车，当然会存在控制和调度问题。

为了节省网络开销，TD-LTE允许利用特殊时隙DwPTS和UpPTS传输系统控制信息。

GP用于上行和下行的隔离。小区半径越大，GP就应该越大。

其实，大家都应该能够理解，对于同一个车道，会存在不同的运输场景：


A到B的车多（不对称）


B到A的车多（不对称）


A到B和B到A的车一样多（对称）

如果你是FDD，那么，遇到上下行车辆不均衡的情况，就会出现资源浪费：



搞TDD，虽然会带来一些管理上的开销，但总体上还是提高了资源的利用率。



在TDD帧结构里面，就根据不同的场景，定制化设计了不同的时隙配比方式。



D : Downlink subframe 下行子帧


U : Uplink subframe 上行子帧


S : Special subframe 特殊子帧

那个5ms和10ms是什么意思呢？ 代表转换周期。

转换周期为5ms，表示每5ms就有一个特殊时隙。每10ms有两个上下行转换点。适合时延要求高的场景。


转换周期为10ms，表示每10ms就有一个特殊时隙。对时延的保证略差。但是系统损失的容量较小。

鱼与熊掌，不可兼得啦。

综上所述，TDD相对于FDD，有哪些优势呢？
优势如下：
能够灵活配置频率，使用FDD不易使用的零散频段；


可以通过调整上下行时隙转换点，灵活支持非对称业务；


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；


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。

缺点也很明显：


TDD系统上行链路发射功率的时间比FDD短，因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站；


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；


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，影响了整体频谱利用效率；


因为高速运动下信道变化快，TDD分时系统导致手机报告的信道消息有所延迟，所以TDD系统在高速场景下不如FDD。

总而言之，大家不要对TD-LTE抱有偏见，TDD在很多应用场景下，还是有它的优势滴。如果TDD和FDD融合组网，那也是一个很不错的选择哟！



哦，对了，差点忘记TD-SCDMA了。

不过，忘了也没关系。我倒是建议大家忘掉它。据了解，中国移动已经把这个TD-SCDMA退网退得差不多了。。。


如果大家一定要记住它，那么，只需要记住一点就够了——TDD LTE和FDD LTE之间的差距，比3G时代TD-SCDMA和WCDMA之间的差距，小得多。毫无疑问，TD-SCDMA是一个很“不OK”的技术标准。

好啦！今天就介绍到这里哈！ 感谢大家的观看！