LTE在FDD與TDD模式運(yùn)作下的主要差異

時(shí)間：2020-07-27 17:57:01

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[導(dǎo)讀] Lte的框架結(jié)構(gòu)分為分頻多任務(wù)（FDD）及分時(shí)多任務(wù)（TDD）兩種迥然不同的運(yùn)作模式，兩者的底層特性與頻譜使用效率也各異其趣；設(shè)計(jì)人員若能充分了解LTE在FDD與TDD模式運(yùn)作下的主要差異，將有

Lte的框架結(jié)構(gòu)分為分頻多任務(wù)（FDD）及分時(shí)多任務(wù)（TDD）兩種迥然不同的運(yùn)作模式，兩者的底層特性與頻譜使用效率也各異其趣；設(shè)計(jì)人員若能充分了解LTE在FDD與TDD模式運(yùn)作下的主要差異，將有助達(dá)成最佳的系統(tǒng)資源分配與頻譜使用效率。

LTE為3GPP所定義的無線技術(shù)，在框架結(jié)構(gòu)（Frame Structure）上分為分頻多任務(wù)（Frequency-Division Duplexing， FDD），以及分時(shí)多任務(wù)（TIme Division Duplexing， TDD）兩種迥然不同的運(yùn)作模式。因此，在此篇文章中將會(huì)比較LTE在FDD與TDD模式運(yùn)作下的主要差異，藉以呈現(xiàn)兩者的頻譜使用效率。

框架結(jié)構(gòu)/資源分配截然不同

首先，框架結(jié)構(gòu)在FDD模式下，在頻率軸上以成對(duì)的方式進(jìn)行分頻使用，一頻帶用于下行帶寬（DL Bandwidth），另一頻帶用于上行帶寬（UL Bandwidth）；而在TDD模式下，頻譜為上下行所共享，上下行的配置是以時(shí)間進(jìn)行分時(shí)配置，一部分時(shí)間安排下行傳送，另一部分則安排上行傳送。在下行轉(zhuǎn)上行時(shí)，會(huì)有一段保護(hù)時(shí)間（Guard Period， GP）用于接收與傳送間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

簡(jiǎn)而言之，F(xiàn)DD模式為成對(duì)的頻譜配置，而TDD為單一的頻譜配置。圖1為FDD與TDD之間資源分配的比較，其中TDD模式周期為10毫秒（ms）的配置模式示意圖。假定在相同帶寬配置下，F(xiàn)DD則為相同帶寬的上下行配置，上下行各占用一半的資源比例，此比例為固定。

圖1 FDD與TDD模式框架結(jié)構(gòu)示意圖

反觀TDD藉由在時(shí)間軸上不同的上下行配置達(dá)到上下行非對(duì)稱資源分配，并可依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行較佳資源分配，如表1所示，D為下行Subframe，S為特殊Subframe，U為上行Subframe.

同步信號(hào)特性差異無幾

在LTE系統(tǒng)中，用戶設(shè)備（UE）藉由掃描主同步信號(hào)（Primary SynchronizaTIon Signal， PSS）及輔助同步信號(hào)（Secondary SynchronizaTIon Signal， SSS），可進(jìn)一步與基地臺(tái)（eNB）達(dá)成同步，但是在TDD與FDD兩種模式下，PSS和SSS的符號(hào)時(shí)間（Symbol TIme）則有所差異。

在FDD模式中，PSS與SSS分別位于時(shí)槽（Slot）0及10的最后一個(gè)和倒數(shù)第二個(gè)符號(hào)時(shí)間中，PSS與SSS在時(shí)間軸上為連續(xù)的；而在TDD模式里，PSS位于Subframe 1及6的第三個(gè)符號(hào)時(shí)間中，SSS則位于Subframe 0及5的最后一個(gè)符號(hào)時(shí)間中，即SSS與PSS間相隔三個(gè)符號(hào)時(shí)間。

雖然在FDD模式中PSS及SSS為相連，而在TDD模式中則為相距三個(gè)符號(hào)時(shí)間，但是一般認(rèn)為此一差距對(duì)于UE在進(jìn)行同步上，并無明顯的差異性。

TDD獨(dú)擁特殊Subframe

另一方面，特殊Subframe為TDD模式下獨(dú)有的Subframe配置，依據(jù)在時(shí)間軸上的配置，可分為下行導(dǎo)引時(shí)槽（Downlink Pilot Time Slot， DwPTS）、保護(hù)時(shí)間，以及上行導(dǎo)引時(shí)槽（Uplink Pilot Time Slot， UpPTS）三個(gè)部分。DwPTS用來傳送下行控制信息以及下行數(shù)據(jù)；保護(hù)時(shí)間則做為下行轉(zhuǎn)上行的切換時(shí)間；另UpPTS可用來傳送實(shí)體隨機(jī)存取信道（PhysICal Random Access Channel， PRACH）及探測(cè)參考信號(hào)（Sounding Reference Signal， SRS）。

PRACH主要用來傳送隨機(jī)進(jìn)入前序信號(hào)（Random Access Preamble），以藉該信號(hào)讓UE能利用競(jìng)爭(zhēng)方式要求上行帶寬；因此，eNB必須提供適量的PRACH資源給UE進(jìn)行隨機(jī)進(jìn)入要求帶寬，如此一來，PRACH的配置數(shù)量多寡可依據(jù)一個(gè)框架（10ms）中有多少PRACH數(shù)量作為衡量方式。

在FDD模式中每個(gè)Subframe中最多一個(gè)PRACH的配置，而在TDD模式中，在某些框架結(jié)構(gòu)下，上傳Subframe的配置相對(duì)較少，因此PRACH在一個(gè)Subframe中可有0至多個(gè)PRACH資源的配置。