无线通信TDD与FDD技术发展研究

2017-08-11 21:57刘志坚
科学家 2017年13期
关键词:双工终端设备传输速率

刘志坚

广东南方电信规划咨询设计院有限公司,广东惠州 516000

摘 要 智能终端设备的发展,推动了通信技术的更新换代,对高带宽数据流量的需求,推动我国通信网络实现了3G向4G时代快速升级。三大运营商LTE牌照获得快速审批,按照工信部的要求,我国LTE建设采用TDD、FDD两种组网技术。中国移动受制于TD-SCDMA的网速,快速完成了其基于TDD技术的4G升级,而中国电信与中国联通则采取了TDD与FDD混合组网的4G网络。本文对比了FDD与TDD组网技术的特点,分析了TDD、FDD融合组网技术。

关键词 网络通信;LTE-TDD;LTE-FDD;4G;5G

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363(2017)13-0104-02

近年来,移动通信技术发展迅猛,宽带化、IP化、移动化成为无线通信系统发展的方向。在宽带无线接入领域,3G技术受到了来自WiMAX、Wi-Fi技术的强有力的挑战,为了实现3G技术升级,长期演进(Long Term Evolution,LTE)技术应运而生,以逐步多度到B3G和4G阶段。LTE改进完成后,可以用更低的成本实现更高的无线数据传输速率、更大的系统容量和更广的覆盖范围。

1 FDD与TDD通信技术原理

LTE支持两种不同的工作方式:时分双工(TDD)和频分双工(FDD)。

时分双工(TDD)中收、发信道依靠时间区分。在相同频段下,TDD在信道的不同时隙进行接收和发送工作,时间上的错配可以有效避免上下行数据间的干扰。比如基站在某一时刻将信号发送给移动台,移动台则在另一时刻发送信号给基站,移动台与基站间的数据传输依靠预定的通信机制完成。

频分双工(FDD)中数据接收、发送工作在不同的频率,双工间隔工作在不同的上下行频率间。作为区分上下行链路的标志,FDD依靠成对频率,上下行数据在时间上是连续的。在进行对称数据传输时,FDD可以最大限度利用上下行频谱;然而,在进行非对称业务传输时,这种利用率将变得很差。

2 LTE-TDD与LTE-FDD优缺点分析

LTE-TDD、LTE-FDD具备各自的优缺点和不同的应用领域,LTE-TDD的优势在于更加高效的物理层架构、无线资源配置和更简洁的帧结构。

2.1 LTE-TDD的技术特点

1)TDD有灵活的频率配置机制,零碎频段得以利用,上下行数据传输可以使用非对称带宽频段;2)当基站与移动台间上下行数据传输间隔小于信道相干时间可,利用TDD技术可以估计对方信号的信道特征;3)在移动通信系统中广泛采用分集结合技术来缩短信道的衰落周期;4)CDMA系统工作于多径环境时具有明显优势,其RAKE接收机可以获得很好的多径分集增益;5)终端设备向着低成本、多模化小型易携带方向发展,这也成为了未来移动通信系统的发展趋势。

2.2 LTE-TDD的技术不足

1)CMDA移动通信系统工作在TDD模式下,会受到上下行链路以及不同运营商间的干扰;2)TDD模式上下行链路工作在相同频率,信号发射机可以通过接受到的信号计算出多径信号的快衰落周期时间,但这是基于帧长度小于相干时间这个大前提;3)在TDD系统CDMA模式下,基站无法处理进行接收和发送请求,基站进行数据发送过程中,移动终端处于等待状态。同时数据传输过程中,同一小区的不同用户以及用户与基站间必须保持高度同步,大量不同用户间的不同步会产生严重的干扰;用户与基站间的不同步会堵塞通信信道,而采用FDD工作方式的CDMA移动通信系统,从根本上杜绝了以后类似事件的发生。

3 FDD与TDD融合组网技术

3.1 LTE融合组网同步技术

移动通信网络融合组网包括两方面内容:时间融合同步与频率融合同步。频率融合同步适用范围广,几乎可以应用于所有移动终端设备。当终端快速移动时,会受到多普勒频移效应的影响,在TDD和FDD工作模式下,FDD可以极大地消除频移效应对移动终端通信稳定性的影响。时间同步技术可以解决高干对TDD系统带来的影响;在解决GSM系统对FDD系统的通信干扰时,时间同步有时也会被运用到FDD通信系统。在移动通信网络融合组网过程中,LTE无线融合同步技术可以很好地解决诸多问题,但同时也一直受到外界干扰的制约,寻求更加可靠的抗干扰技术方案和手段是未来融合组网中同步技术的研究方向。

3.2 FDD与TDD双模通信终端数据复用与分流技术

TDD与FDD两种工作模式在功能上是一致的,这位双模的网络融合提供了现实基础,二者的区别主要存在于物理层面。在融合组网的第三階段,对于通信运营商来说有两种技术方案:一是双连接技术;二是载波聚合技术。

载波聚合技术建设成本低,可以实现网速峰值的短期快速提升;双连接技术可操作性强,组网方式灵活,不易受到基站、厂商的制约。移动通信网络发展到第三阶段是一个关键的阶段,不同运营商对技术方案的选择也不尽相同。但就我国目前的实际情况来看,设备厂商众多、接口不规范、基站选址复杂多变,双连接技术成为最实际可行的方案。

3.3 eNB设置规则

工作于TDD和FDD融合组网覆盖区域的移动终端设备,当处于短暂低电平位置时,终端设备会上传A5与A2测量指令;当处于普遍性高于相邻A5电平状态时,融合组网的eNB机制会对该区域进行重新定向,此时终端会连接到新的网络融合区域,但实时的操作会瞬间中断。终端设备启动RRC机制对高电平区域进行连接,以保证通信网络畅通。在被覆盖区域的PRB利用率超过临界限制时,融合组网区域的eNB就会长传系统busy指令,同时向移动终端设备发送A4门限指令,直至目标区域的电平回落至A4门限以下,融合网络的eNB机制完成一次顺利切换,上传完成指令。

4 5G通信技术发展展望

第五代移动通信技术简称5G,它是4G技术的升级版。高数据传输速率是5G时代最主要的特点,各技术实现方案间的最大传输速率略有差异,但最少的也达到了10Gbit的传输速率,相当于现有4G技术的100倍之多。2015年3月,英国研究人员进行的100m测试结果达到了125GB,相比于现行的4G技术,达到了惊人的万余倍。5G需要更多的接入点,以补偿能量的衰减,实现低能耗、低延时目标。满足未来终端小型化、模块化、集成化的发展需求。其技术特点如下:1)高频传输技术;2)多天线传输技术;3)同时同频全双工技术;4)设备到设备技术;5)密集网络技术;6)软件定义网络技术。

5 结论与展望

我们已经进入到了一个高速移动互联的大数据时代,谷歌公司执行董事长埃里克·施密特在2017年初的座谈会上更是大胆预测:互联网即将消失,一个高度集成化、互动化的物联网将成为未来的趋势。而物联网技术的实现首先需要坚强通信网架的支持,为了满足高速数据传输需求,4G通信网络也必然会快速向5G网络升级。

参考文献

[1]高荣.FDD-LTE和TDD-LTE基站邻频杂散辐射的研究[J].电信网技术,2013,8(8):51-55.

[2]曾召华.LTE基础原理与关键技术[M].陕西:西安电子科技大学出版社,2010:22-23.

[3]赵训威,林辉.3GPP长期演进(LTE)系统架构与技术规范[M].北京:人民邮电出版社,2010:234.

[4]刘志禹.FDD和TDD融合组网策略研究[J].中国新通信,2015(15):56.

[5]朱红梅,李宝荣.LTE-FDD和LTE-TDD的融合发展研究[J].移动通信,2008,32(16):38-42.

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