(2)特殊时隙的应用 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。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。其中,DwPTS时隙中下行控制信道的最大长度为两个符号,且主同步信道固定位于DwPTS的第三个符号。
(3)多子帧调度/反馈
和FDD不同,TDD系统不总是存在1:1的上下行比例。当下行多于上行时,存在一个上行子帧反馈多个下行子帧,TD-LTE提出的解决方案有:multi-ACK/NAK,ACK/NAK捆绑(bundling)等。当上行子帧多于下行子帧时,存在一个下行子帧调度多个上行子帧(多子帧调度)的情况。
(4)同步信号设计 除了TDD固有的特性之外(上下行转换、特殊时隙等),TDD帧结构与FDD帧结构的主要区别在于同步信号的设计。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)。LTE TDD和FDD帧结构中,同步信号的位置/相对位置不同,如图3所示。在TDD帧结构中,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第一个子帧内前一个时隙的最后两个符号。利用主、辅同步信号相对位置的不同,终端可以在小区搜索的初始阶段识别系统是TDD还是FDD。
图3:FDD和TDD的同步信号设计
(5)HARQ的设计
LTE FDD 系统中,HARQ的RTT(Round Trip Time)固定为8ms,且ACK/NACK位置固定,如图4所示。TD-LTE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,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,这样增加了信令交互的过程和设备的复杂度。
如图4所示,LTE FDD系统中,UE发送数据后,经过3ms的处理时间,系统发送ACK/NACK,UE再经过3ms的处理时间确认,此后,一个完整的HARQ处理过程结束,整个过程耗费8ms。在LTE TDD系统中,UE发送数据,3ms处理时间后,系统本来应该发送ACK/NACK,但是经过3ms处理时间的时隙为上行,必须等到下行才能发送ACK/NACK。系统发送ACK/NACK后,UE再经过3ms处理时间确认,整个HARQ处理过程耗费11ms。类似的道理,UE如果在第2个时隙发送数据,同样,系统必须等到DL时隙时才能发送ACK/NACK,此时,HARQ的一个处理过程耗费10ms。可见,LTE TDD系统HARQ的过程复杂,处理时间长度不固定,发送ACK/NACK的时隙也不固定,给系统的设计增加了难度。
图4:FDD和TDD 的HARQ 设计
4、LTE TDD与LTE FDD的比较
LTE TDD在帧结构、物理层技术、无线资源配置等方面具有自己独特的技术特点,与LTE FDD相比,具有特有的优势,但也存在一些不足。
4.1、LTE TDD的优势
(1)频谱配置 频段资源是无线通信中最宝贵的资源,随着移动通信的发展,多媒体业务对于频谱的需求日益增加。现有的通信系统GSM900和GSM1800均采用FDD双工方式,FDD双工方式占用了大量的频段资源,同时,一些零散频谱资源由于FDD不能使用而闲置,造成了频谱浪费。由于LTE TDD系统无需成对的频率, 可以方便的配置在LTE FDD 系统所不易使用的零散频段上, 具有一定的频谱灵活性,能有效的提高频谱利用率。 另外,中国已经为TDD 划分了155 MHz 的频段(如图5所示) ,为LTE TDD的应用创造了条件。因此,在频段资源方面,LTE TDD系统和LTE FDD系统具有更大的优势。中国移动可以针对不同的频段资源,分别部署LTE TDD系统和LTE FDD系统,充分利用频谱资源。
图5:中国为TDD划分的频段