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LTE FDD与LTE TDD的差异
2012-01-18 12:01:28 栏目：通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词：
LTE FDD、LTE TDD、4G移动通信、帧结构差异、TD-LTE技术、双工方式对比
内容摘要：
LTE FDD与TDD是4G移动通信的两种双工制式，核心差异在于物理层帧结构。FDD采用频分双工，上下行对称传输；TDD采用时分双工，支持灵活上下行配比。两者上层结构高度一致，但同步信号位置、HARQ设计及特殊时隙应用存在显著区别，适用于不同场景的网络部署需求。
AI 深度解读
LTE技术自2004年3GPP多伦多会议提出以来，已成为全球4G网络建设的主流标准。FDD与TDD作为两种双工模式，反映了不同国家和地区的频谱资源策略：FDD依赖成对频谱，适合覆盖广、对称业务场景；TDD利用非成对频谱，上下行时隙可动态调配，更适应移动互联网时代非对称流量特征。从技术演进看，中国主导的TD-LTE（即LTE TDD）在2011年深圳大运会完成商用验证，2012年全球进入规模部署期。对于网络规划者而言，选择制式需综合考量频谱获取成本、终端生态成熟度及业务模型——FDD产业链更早成熟，而TDD在频谱效率上具备后发优势。两种制式的共存与融合，也为后续5G NR的灵活双工设计奠定了技术基础。
LTE作为继3G之后最热的通讯技术，于2004年3GPP的多伦多会议上被提出。一般认为LTE技术是未来第四代移动通信发展（4G）的方向。LTE改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM与MIMO作为无线网络演进的唯一标准，在20MHz频谱带宽下能够提供326Mbit/s与86Mbit/s的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。
现在LTE已经在全球多个国家和地区投入了实际应用，例如美国已经开启了LTE商用的序幕（部分地区），其目前主要使用的是LTE FDD Band17与Band 4频段。；深圳大运会期间主场馆区域启用TD-LTE作为数据传输。终端制造方面，2011年10月国内已经有厂商通过了LTE FDD的GCF认证。
在LTE系统中同时定义了FDD与TDD两种双工方式，这两种制式的上层结构高度一致，也就是说在层2与层3及更上层结构高度一致，区别仅在于物理层，而物理层的差异又集中体现在帧结构上。
FDD模式下，10ms的无线帧被分为10个子帧，每个子帧包括两个时隙，每个时隙长为0.5ms；TDD模式下，每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成。
LTE FDD与TDD的帧结构
LTE TDD中支持不同的上下行时间配比，上下行时间比不总是1：1存在，可以根据不同的业务类型，调整上下行时间配比，以满足上下行非对称的业务需求。
为了节约网络开销，LTE TDD允许利用特殊时隙DwPTS与UpPTS传输系统控制信息。LTE FDD中用普通数据子帧传输上行sounding导频，而TDD系统中，上行sounding导频可以在UpPTS上发送。另外，DwPTS也可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等控制信道和控制信息。
与FDD不同，TDD系统不总是存在1：1上下行比例。当下行多余上行时，存在一个上行子帧反馈多个下行子帧的情况，LTE TDD提出的解决方案有multi-ACK/NAK、ACK/NAK捆绑等。当上行子帧多余下行子帧是，存在一个下行子帧调度多个上行子帧的情况。
LTE同步信号的周期是5ms，分为主同步信号(PSS)和辅同步信号（SSS）。在LTE TDD和FDD帧结构中，同步信号的位置与相对位置不同。在TDD结构中，PSS位于DwPTS的第三个符号，SSS位于5ms第一个子帧的最后一个符号；在FDD帧结构中，主同步信号和辅同步信号位于5ms第一个子帧内嵌一个时隙的最后两个符号。利用主、辅同步信号相对位置不同，终端可以在小区搜索的初始阶段识别系统是TDD还是FDD。
LTE FDD和TDD的同步信号设计
LTE FDD系统中，HARQ的回环时间固定为8ms，且ACK/NACK位置固定，LTE TDD系统中HARQ的设计原理与LTE FDD相同，但是实现过程却比LTE FDD复杂。这是由于TDD上下行链路在时间上是不连续的，UE发送ACK/NACK的位置不固定，而且同一种上下行配置的HARQ的RTT长度都有可能不一样。
LTE TDD和FDD的HARQ设计
随着通信技术的不断发展，其的测试要求也在不断的提高，我们预计在2012年全球范围内LTE技术会得到加速的发展。在这种技术变革趋势下，深圳摩尔实验室（MORLAB）也将紧跟技术变更的步伐，着力研究及跟踪LTE的最新测试及认证要求。摩尔实验室技术人员将会定期的将LTE相关技术文件和我们的测试心得总结成文，供各位技术人员参考和使用。
如需更多资料，请发信到以下地址：Service@morlab.cn或致电：0755-36698555。
常见问题
Q: LTE FDD和TDD的主要区别是什么？
A: 两者核心差异在于双工方式：FDD采用频分双工，上下行使用不同频段同时传输；TDD采用时分双工，上下行在同一频段按时间交替传输。这导致帧结构、同步信号位置、HARQ机制等物理层设计不同，但层2及以上协议栈保持一致。
Q: 为什么LTE TDD更适合非对称业务？
A: LTE TDD支持0.5ms至10ms范围内灵活调整上下行时隙配比（如2:3、1:4等），可根据视频下载、直播等上下行流量不均衡场景动态配置资源，而FDD固定1:1对称结构难以适配此类需求。
Q: 终端如何识别网络是FDD还是TDD制式？
A: 终端通过检测主同步信号（PSS）与辅同步信号（SSS）的相对位置判断：TDD系统中PSS位于DwPTS第3符号、SSS位于子帧0最后符号；FDD系统中两者均位于子帧0时隙0的最后两个符号，位置相邻。
