FDD-LTE,是LTE中FDD和TDD模式中的一种。LTE是基于OFDMA技术、由3GPP组织制定的全球通用标准,包括FDD和TDD两种模式用于成对频谱和非成对频谱。LTE标准中的FDD和TD两个模式间只存在较小的差异,相似度达90%。

FDD(频分双工)是该技术支持的两种双工模式之一,应用FDD(频分双工)式的LTE即为FDD-LTE。作为LTE的需求,TD系统的演进与FDD系统的演进是同步进行的。绝大多数企业对LTE标准的贡献可等同用于FDD和TD模式。

由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素,FDD-LTE的标准化与产业发展都领先于TD-LTE。FDD-LTE已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种4G标准。

技术原理

LTEWiMAX,以及3GPP2的超行动宽带(Ultra Mobile Broadband,UMB) 技术常一起被称为4G,过去的3G技术是指同一无线网络提供语音和数据通讯,但到了4G时代则变成为全数据网络,LTE估计最高下载速率100Mbps与上传50Mbps以上,比3G时代已投入使用的部分WiMax更快。WiFiWiMAXLTE下下行链路的核心算法是DFT,现实中均采用快速傅立叶变换算法。

相较于WiMAX的固定无线网络技术,二者都采用了正交频分复用 (OFDM) 的讯号传输,也都采用了Viterbi和Turbo加速器。但WiMAX是来自IP的技术,而LTE是从GSM/UMTS的移动无线通信技术衍生而来,3GPP计划在LTE的下行链路使用OFDMA,上行链路采用SC-FDMA(单载波FDMA,也称为“DFT扩展OFDM”),可以减少手机耗电。LTE系统能随着可用频谱的不同,采用不同宽度的频带,因此LTE的移动能力比WiMAX先进。

主要特点

FDD模式的特点是在分离(上下行频率间隔190MHz)的两个对称频率信道上,系统进行接收和传送,用保证频段来分离接收和传送信道。

FDD模式的优点是采用包交换等技术,可突破二代发展的瓶颈,实现高速数据业务,并可提高频谱利用率,增加系统容量。但FDD必须采用成对的频率,即在每2x5MHz的带宽内提供第三代业务。该方式在支持对称业务时,能充分利用上下行的频谱,但在非对称的分组交换(互联网)工作时,频谱利用率则大大降低(由于低上行负载,造成频谱利用率降低约40%),在这点上,TDD模式有着FDD无法比拟的优势。

中国联通董事长常小兵明确表示,中国联通将坚定不移走现有技术路线,即FDD制式的4G网络。这也是继中国电信董事长王晓初之后,第二家运营商高层力挺FDD 4G制式。

而中国电信董事长王晓初则表示,如果三家运营商同时获得TD-LTE牌照,中国电信将租用中国移动的部分网络资源。

2014年6月27日下午,工信部批准中国电信集团公司(以下简称“电信”)、中国联合网络通信集团有限公司(以下简称“联通”)分别在16个城市开展LTEFDD和TD-LTE混合组网试验,而LTE FDD牌照将在条件成熟后再发放。

工信部表示,我国TD-LTE网络建设和产业发展已取得初步成效。电信、联通分别向工信部递交了关于开展TD-LTE/LTE FDD混合组网试验的申请及相关补充材料。为适应LTE融合发展的趋势,促进资源合理利用,工信部依据相关法定程序,批准中国电信集团公司、中国联合网络通信集团有限公司分别在16个城市开展LTE混合组网试验。中国联通LTE混合组网试验将在上海、成都、南京、石家庄、郑州、深圳、杭州、重庆、济南、武汉、哈尔滨、沈阳、太原、长沙、福州、广州这16个城市开展。

组成结构

系统架构

LTE又以IP为基础的核心网络架构,制定了“系统框架演进” (SAE: System Architecture Evolution),以现有 GSM/WCDMA为核心,系统架构演进是3GPP LTE无线通信标准的核心网络架构,是GPRS核心网络的演进。

系统架构演进的特点是简化架构;全IP网络(AIPN); 支持更高的吞吐量和更低的延迟无线接入网络(RANS); 支持多种其他接入网络,包括E-UTRA (LTE和LTE Advanced的空中接口),3GPP遗留系统(例如,GPRS和UMTS空中接口的GERAN或UTRAN),但也支持非3GPP系统(例如,WiMAX或CDMA2000)。

主要接口

第八版的空中接口被称为“进化的UMTS陆地无线接入” (E-UTRA, Evolved Universal Terrestrial Radio Access),“U”最早是指UMTS,由于UMTS没有被3GPP接受,遂改为Universal。E-UTRA上行链路结构类似下行链路,无线框架由20个长度为0.5毫秒的时隙构成,而一个子框架则由两个时隙构成。

基本配置

LTE采用2x2配置作为MIMO的基本配置,即基站(BS)和终端(EU)各两根天线,未来会考虑4x4配置。 在每一个 5MHz 的蜂窝(cell)内,至少能容纳200个动态使用者(active user)。 支持MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network). 用户面单向传输时延低于5ms,控制面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms。 在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率。

研究进展

2006年7月,NTT DoCoMo和NEC富士通等设备伙伴开始研发LTE。 2007年11月,3GPP工作组会议通过LTE TDD融合技术提案。 2008年2月20日,NTT DoCoMo选择爱立信(Ericsson)参加LTE基站开发项目。 2008年4月,摩托罗拉(Motorola)展示首位 EV-DO 到 LTE - 影像流从 LTE 到商业 EV-DO 网络,并回到 LTE。2008年4月,LG电子和北电网络(Nortel Networks)展示了在110KM时速状态下移动时,使用LTE可以达到50Mbit/s的传输速度.

2009年2月,美国高通公司推出全球首款多模3G/LTE解决方案MSM8960,针对智能手机,支持CDMA2000 1xEV-DO版本B和SV-DO(语音数据并发)以及多载波HSPA+和LTE的芯片组解决方案。MSM8960芯片组是业界首款支持全球所有的领先移动宽带标准的全面集成解决方案。

2013年,黎巴嫩移动运营商Touch已与华为合作,完成了一项LTEFDD800MHz/1800MHz载波聚合(CA)技术现场试验,实现了最高达250Mbps的下载吞吐量。

继两批共40个城市开通TDD/FDD-LTE混合组网实验后,中电信和中联通已申请第三批TDD/FDD混合组网4G实验,计划新增237个城市。

中国联通和中国电信第一批获批城市共16个,第二批共获批24个城市,很明显,仅40个城市还远不能满足大量用户的需求,因此两家运营商需要进一步争取更多城市开通TDD/FDD-LTE混合组网实验。

统计速率

无线蜂窝制式

GSM

(EDGE)[2.75G]

CDMA 2000

(1x)

CDMA 2000

(EVDO RA)

TD-SCDMA

(HSPA)

WCDMA

(HSPA)

TD-LTE

FDD-LTE

下行速率

236kbps

153kbps

3.1Mbps

2.8Mbps

14.4Mbps

100Mbps

150Mbps

上行速率

118kbps

153kbps

1.8Mbps

2.2Mbps

5.76Mbps

50Mbps

40Mbps

技术对比

FDD LTE是全球两大4G制式之一,比TD-LTE研发更早,技术更成熟,终端更丰富,与TD-LTE对比,TD-LTE省资源,FDD速度快;TD-LTE适合热点区域覆盖,FDD适合广域覆盖。

而从技术上讲,两大4G标准则各有千秋。虽然从运营商的频谱资源利用角度, TD-LTE更节省资源,但在用户感知层面, LTE FDD速度却是飞一般、非一般。这是因为FDD通过两个对称的频率信道来分别发射和接收信号,用保护频段来分离接收和发送信道,其单方向的资源在时间上是连续的。就类似两根水管,两个水管水流方向互不干扰。而TD-LTE的发射和接受信号均在同一个频率信道里不同时间进行,其但单方向的资源在时间上是不连续的。它不需要分配对称频段的频率,并可在每信道内灵活控制、改变发送和接收时段的长短比例,在进行不对称的数据传输时,可充分利用有限的无线电频谱资源。

其次, FDD更适合广域覆盖,而TD-LTE更适合局域覆盖。 FDD的工作模式采用的是连续控制,适用于国家和国际间覆盖漫游。而TD-LTE采用的工作模式是时间分割控制,适用于城市间高密度地区的局部覆盖。当处于高度密集的热点区域, TD-LTE优势就会体现出来。业内人士指出,在用户层面,热点地区的局域覆盖还有WiFi这样又省钱速度又快的做“备胎”,因此更适合广域覆盖的FDD的优势可见一斑。

TD-LTE与LTE FDD本质上共用一套标准基础,在业务实现的技术上有着一定差别。TD-LTE节省频道资源,适合热点集中区域覆盖;FDD的理论最高速度更快,基站覆盖更广,适合郊区、公路铁路等广域覆盖。 两者混合组网,是更好的选择。

部署状况

在国际通信业界, LTE FDD网络早已成为主流。中国工程院院士刘韵洁介绍全球4G发展现状时说,“根据统计数据。LTE FDD大概在92个国家有244张网,这样加起来, FDD 4G占95%, TD 4G占5%。终端开发领域情况也如此。

截至2012年1月,全球共有285个营运商正在93个国家和地区中投资FDD-LTE。LTE商用服务的国家和地区包括亚美尼亚 奥地利 澳大利亚 巴林 白俄罗斯 巴西 保加利亚 加拿大 丹麦 爱沙尼亚 芬兰 德国 香港 匈牙利 日本 南韩 科威特 拉脱维亚 立陶宛 菲律宾 挪威 波兰 波多黎各 俄罗斯(2012年1月15日推出)沙特阿拉伯 新加坡 西班牙瑞典 阿拉伯联合酋长国 乌拉圭美国 乌兹别克斯坦 台湾(只有全球移动在经营)

2013年有中国移动和国外日本软银、沙特Mobily、波兰Aero2,印度的Bharti Airtel,澳大利亚的NBN和Optus,还有南非的Telkom Mobile等采用TD-LTE。

2013年4月,全球共发布821款支持LTE的用户终端设备,其中,166款为TD-LTE终端, 655款LTE FDD终端。由此可见, 4G产业链上的芯片商和终端制造商仍然将重心放在了FDD LTE标准。

2013年12月份为止,采用TD-LTE的4G网络的大概20个国家,其中完全的4G TD-LTE网络有13张,还有12个网是混合的。

2014年6月27日上午消息,中国工信部将发放FDD LTE试验牌照,只有中国电信和中国联通获发此牌照,与中国移动无关。中国电信和中国联通已经接到通知,下午去工信部参加相关会议,由于中国电信董事长王晓初在南京参加天翼手机交易会,因此,这两家运营商很有可能是总经理级别的人参加获发FDD LTE试验网牌照的仪式。

2015年2月27日,中国联通和中国电信正式获得工信部批准的FDD-LTE牌照。

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  • 更新时间: 2015-02-27
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