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          【E課題】TDD與FDD技術對比

          作者: 時間:2016-07-07 來源:電子產品世界 收藏

            雙工(Duplex)是一種在單一通信信道上實現(xiàn)雙向通信的過程,包括兩種類型,分別為半雙工和全雙工。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201607/293734.htm

            在半雙工系統(tǒng)中,通信雙方使用單一的共享信道輪流發(fā)送數(shù)據(jù)。雙向廣播就采用了這種方式。在一方發(fā)送數(shù)據(jù)時,另一方只能收聽。數(shù)據(jù)發(fā)送方通常會發(fā)出“Over”的信號,表明本方數(shù)據(jù)發(fā)送結束,對方可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)。在實際網絡中,兩臺計算機可以使用一根通信電纜來輪流收發(fā)數(shù)據(jù)。

            全雙工則是指同時的雙向通信。通信雙方可以在同一時刻收發(fā)數(shù)據(jù)。固定電話和手機的通信采用了這種方式。另一些類型的網絡也支持數(shù)據(jù)收發(fā)同時進行。這是一種更實用的雙工技術,但相對于半雙工更復雜、成本更高。全雙工技術又分為兩種:時分雙工()和頻分雙工()。

            頻分雙工()

            要求系統(tǒng)擁有兩個獨立通信信道。在網絡中將有兩根通信電纜。全雙工以太網使用CAT5的雙絞線來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同時收發(fā)。

            移動通信系統(tǒng)則需要兩個不同的頻段或信道。兩個信道之間需要有足夠的間距來確保收發(fā)不會相互干擾。這樣的系統(tǒng)必須對信號進行濾波或屏蔽,才能確保信號發(fā)送機不會影響鄰近的接收機。

            在手機中,發(fā)送機和接收機在非常近的距離下同時工作。接收機必須盡可能多地過濾發(fā)送機發(fā)出的信號。頻譜分離的情況越好,濾波器效率就越高。

            FDD通常需要更多的頻譜資源,一般情況下是的兩倍。此外,對發(fā)送和接收信道必須進行適當?shù)念l譜分離。這種所謂的“安全頻段”將無法使用,因此帶來了浪費??紤]到頻譜資源的稀缺性和昂貴成本,這是FDD的一大缺陷。

            不過,F(xiàn)DD在移動通信系統(tǒng)中被廣泛使用,例如已被大量部署的GSM網絡。在一些系統(tǒng)中,869MHz至894MHz的25MHz帶寬頻譜被用于基站至手機的下行通信,而824MHz至849MHz的25MHz帶寬頻譜被用于手機至基站的上行通信。

            FDD的另一個缺點在于,很難應用多輸入多輸出(MIMO)天線技術和波束成形技術。這些技術是當前4G LTE網絡的核心,能大幅提高數(shù)據(jù)傳輸速率。單一天線通常很難有足夠帶寬去覆蓋FDD使用的全部頻率,這也需要更復雜的動態(tài)調整電路。

            FDD系統(tǒng)也可以利用單根電纜來實現(xiàn)。在這種情況下,收發(fā)信道分別使用不同的頻段。有線電視系統(tǒng)即是如此。同樣的,在這種系統(tǒng)中也需要濾波器來分離信道。

            時分雙工()

            TDD系統(tǒng)使用單一頻率來進行收發(fā)。通過分配不同的時隙,TDD系統(tǒng)可以利用單一頻段來進行收發(fā)操作。TDD系統(tǒng)中發(fā)送的信息,無論是語音、視頻還是計算機數(shù)據(jù),都是串行的二進制數(shù)據(jù)。每個時隙的長度可能為1字節(jié),同時可以將多個字節(jié)組裝在一起成幀。

            由于數(shù)據(jù)傳輸速率很快,因此通信雙方很難分辨數(shù)據(jù)傳輸是間歇性的。因此,與其使用“同時”一詞來描述這種傳輸,“并發(fā)”一詞可能更合適。例如,在將數(shù)字語音轉換為模擬格式的過程中,沒有人會認為這一過程不是全雙工。

            在某些TDD系統(tǒng)中,上行和下行可以分配相等的時隙。不過,系統(tǒng)實際上并不要求進行這樣的對稱分配,在某些情況下系統(tǒng)可以是上下行不對稱的。

            例如,在互聯(lián)網接入的應用中,數(shù)據(jù)下載時間通常遠大于上傳時間,因此可以給數(shù)據(jù)上傳分配較少的時隙。一些TDD系統(tǒng)支持動態(tài)帶寬分配,其中的時隙數(shù)量可以按需分配。

            TDD的真正優(yōu)勢在于,系統(tǒng)只需使用頻譜的一個信道。此外,沒有必要浪費頻譜資源設置“安全頻段”,或采取信道隔離措施。不過TDD的主要問題在于,系統(tǒng)在發(fā)送機和接收機兩端需要非常精確的時間同步,以確保時隙不會重疊,產生相互影響。

            通常情況下,TDD系統(tǒng)中的時間是由原子鐘和GPS系統(tǒng)來實現(xiàn)同步的。在不同時隙之間還需要設置“安全時間”,以防止時隙重疊。這一時間通常相當于從發(fā)送到接收整個過程的環(huán)回時間,以及在整個通信鏈路上的時延。

            應用案例

            目前,大部分手機系統(tǒng)都采用FDD技術。4G LTE技術最初也選擇了FDD,而有線電視系統(tǒng)則完全基于FDD。

            不過,大部分無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)都采用TDD技術。WiMax和WiFi均為TDD技術,藍牙和ZigBee等系統(tǒng)也是同樣。無繩電話同樣使用TDD。而由于頻譜的稀缺性和較高的成本,TDD也被應用在一些移動通信系統(tǒng)中,例如中國的TD-SCDMA和TD-LTE。如果出現(xiàn)頻譜緊張的現(xiàn)象,其他國家可能也會部署TD-LTE網絡。

            結論

            整體來看,TDD可能是更好的選擇,但FDD目前得到了更廣泛的應用。這主要是由于頻譜分配的歷史原因,以及FDD技術出現(xiàn)得更早。目前來看,F(xiàn)DD仍將在移動通信系統(tǒng)中占據(jù)主導地位。不過,隨著頻譜資源越來越緊張,成本越來越高,在頻譜的重新分配中,TDD預計將獲得更多的應用。



          關鍵詞: TDD FDD

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