1、引言

隨著移動通信技術的蓬勃發展，無線通信系統呈現出移動化、寬帶化和IP 化的趨勢，移動通信市場的競爭也日趨激烈。為應對來自WiMAX ，Wi-Fi 等傳統和新興無線寬帶接入技術的挑戰，提高3G在寬帶無線接入市場的競爭力，3GPP 開展UTRA長期演進(Long Term Evolution ,LTE) 技術的研究，以實現3G技術向B3G和4G的平滑過渡。LTE的改進目標是實現更高的數據速率、更短的時延、更低的成本，更高的系統容量以及改進的覆蓋范圍。

LTE系統同時定義了頻分雙工(Frequency Division Duplexing, FDD) 和時分雙工(Time Division Duplexing, TDD) 兩種方式，但由于無線技術的差異、使用頻段的不同以及各個廠家的利益等因素，LTE FDD支持陣營更加強大，標準化與產業發展都領先于LTE TDD。2007年11月，3GPP RAN1會議通過了27家公司聯署的LTE TDD融合幀結構的建議，統一了LTE TDD的兩種幀結構。融合后的LTE TDD幀結構是以TD-SCDMA的幀結構為基礎的，這就為TD-SCDMA成功演進到LTE乃至4G標準奠定了基礎。

TDD幀結構的融合使更多的廠商參與到TDD的標準化進程中，LTE TDD技術受到了廣泛的重視，其產業化進程也有了顯著的發展。本文在比較分析TDD和FDD技術特點的基礎上，總結了TD-LTE系統的特有技術，并結合中國移動現有的網絡部署和TDD頻段資源情況，對LTE TDD和LTE FDD的應用前景進行了分析。

2、FDD與TDD工作原理

頻分雙工(FDD) 和時分雙工(TDD) 是兩種不同的雙工方式。如圖1所示，FDD是在分離的兩個對稱頻率信道上進行接收和發送，用保護頻段來分離接收和發送信道。FDD必須采用成對的頻率，依靠頻率來區分上下行鏈路，其單方向的資源在時間上是連續的。FDD在支持對稱業務時，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對稱業務時，頻譜利用率將大大降低。

TDD用時間來分離接收和發送信道。在TDD 方式的移動通信系統中, 接收和發送使用同一頻率載波的不同時隙作為信道的承載, 其單方向的資源在時間上是不連續的，時間資源在兩個方向上進行了分配。某個時間段由基站發送信號給移動臺，另外的時間由移動臺發送信號給基站，基站和移動臺之間必須協同一致才能順利工作。

圖1：FDD和TDD的工作原理

TDD 雙工方式的工作特點使TDD具有如下優勢： （1）能夠靈活配置頻率，使用FDD 系統不易使用的零散頻段； （2）可以通過調整上下行時隙轉換點，提高下行時隙比例，能夠很好的支持非對稱業務； （3）具有上下行信道一致性，基站的接收和發送可以共用部分射頻單元，降低了設備成本； （4）接收上下行數據時，不需要收發隔離器，只需要一個開關即可，降低了設備的復雜度； （5）具有上下行信道互惠性，能夠更好的采用傳輸預處理技術，如預RAKE 技術、聯合傳輸(JT)技術、智能天線技術等, 能有效地降低移動終端的處理復雜性。 但是，TDD雙工方式相較于FDD，也存在明顯的不足： （1）由于TDD方式的時間資源分別分給了上行和下行，因此TDD方式的發射時間大約只有FDD的一半，如果TDD要發送和FDD同樣多的數據，就要增大TDD的發送功率； （2）TDD系統上行受限，因此TDD基站的覆蓋范圍明顯小于FDD基站； （3）TDD系統收發信道同頻，無法進行干擾隔離，系統內和系統間存在干擾； （4）為了避免與其他無線系統之間的干擾，TDD需要預留較大的保護帶，影響了整體頻譜利用效率。

3、TD-LTE系統特有技術

LTE系統同時定義了頻分雙工(FDD) 和時分雙工(TDD) 兩種雙工方式，并分別設計了FDD和TDD的幀結構[1]。FDD模式下，10ms的無線幀被分為10個子幀,每個子幀包含兩個時隙，每時隙長0.5ms。TDD模式下，每個10ms無線幀包括2個長度為5ms的半幀，每個半幀由4個數據子幀和1個特殊子幀組成，如圖2所示。特殊子幀包括3個特殊時隙：DwPTS，GP和UpPTS，總長度為1ms。DwPTS和UpPTS的長度可配置，DwPTS的長度為3～12個OFDM符號，UpPTS的長度為1～2個OFDM符號，相應的GP長度為1～10個OFDM符號。
LTE支持5ms和10ms上下行切換點。對于5ms上下行切換周期，子幀2和7總是用作上行。對于10ms上下行切換周期，每個半幀都有DwPTS；只在第1個半幀內有GP和UpPTS，第2個半幀的DwPTS長度為1ms。UpPTS和子幀2用作上行，子幀7和9用作下行。

圖2：LTE TDD幀結構

由于TDD幀結構與FDD幀結構不同，TD-LTE系統具有一些特有技術。 （1）上下行配比 LTE TDD中支持不同的上下行時間配比，上下行時間比不總是“1:1”（見表1），可以根據不同的業務類型，調整上下行時間配比，以滿足上下行非對稱的業務需求。