大唐電信集團(tuán)陳山枝：如何實(shí)現(xiàn)中國“5G引領(lǐng)”的戰(zhàn)略目標(biāo)

　　5、TDD在5G中的優(yōu)勢(shì)和角色

　　從5G自身特點(diǎn)來看，TDD相比FDD更有優(yōu)勢(shì)。主要原因如下:

　　· TDD可以利用上行信道以及下行信道的互易性、低復(fù)雜度和低成本獲取復(fù)雜無線環(huán)境下的信道信息，更好地支持大規(guī)模多天線、超密集組網(wǎng)等應(yīng)用。

　　· 5G系統(tǒng)在頻譜上需要更大的帶寬，并向更高頻段拓展，比如6 GHz及以上，TDD使用非成對(duì)的單一頻譜，更容易獲得大帶寬的新頻段或空閑頻段。因此，TDD更易于實(shí)現(xiàn)高頻段通信、靈活頻譜共享等應(yīng)用。

　　· TDD更易于實(shí)時(shí)且靈活地調(diào)整上行以及下行帶寬的比例配置，更好地匹配大量下載或上傳的業(yè)務(wù)突發(fā)情況，提升系統(tǒng)效率。

　　可以預(yù)期，面向5G，TDD制式將獲得全球移動(dòng)通信業(yè)界更多的關(guān)注、研究以及商用。下面介紹TD-LTE向5G演進(jìn)的TDD+技術(shù)及5G中TDD優(yōu)勢(shì)技術(shù)。

　　5.1 TDD+：向5G演進(jìn)的TDD系列增強(qiáng)技術(shù)

　　3GPP在2016年初啟動(dòng)5G研究，計(jì)劃將R14和R15當(dāng)作5G的基礎(chǔ)版本，R16作為5G的正式版本。關(guān)于5G，參與3GPP的各公司的共識(shí)是“5G=LTE演進(jìn)+新空口”，其中，LTE演進(jìn)主要在低頻段，新空口同時(shí)包括低頻段和高頻段。

　　考慮到5G商用還有5年，為了實(shí)現(xiàn)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)在滿足5G商用之前的更多需求(如提升容量和連接數(shù)、降低時(shí)延等)，TD-LTE全球聯(lián)盟(GTI)提出了TDD+的概念，系列TDD增強(qiáng)技術(shù)包括：TDD-FDD載波聚合、動(dòng)態(tài)TDD、全維度 MIMO、三維(3D)波束成形、LTE-Hi和機(jī)器類通信(machine type commuication，MTC)，GTI將TDD+看成是TD-LTE向5G平滑演進(jìn)的橋梁。與此相關(guān)的5G中TDD優(yōu)勢(shì)技術(shù)包括大規(guī)模多天線、超密集組網(wǎng)、高頻段通信、靈活頻譜共享和低時(shí)延高可靠等，如圖1所示。

　　5.2 5G中TDD優(yōu)勢(shì)技術(shù)

　　(1)基于TDD的大規(guī)模多天線

　　大規(guī)模多天線應(yīng)用的一個(gè)重要假設(shè)是信道具備互易性。否則，要依靠信道測(cè)量與反饋的開銷將非常巨大，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)都變得異常復(fù)雜。

　　FDD系統(tǒng)的頻點(diǎn)間相差較遠(yuǎn)，在實(shí)際中，由于頻率選擇性問題，可能在一個(gè)頻點(diǎn)上某個(gè)方向能量強(qiáng)一些，而在另一個(gè)頻點(diǎn)上可能是另一個(gè)方向能量強(qiáng)。因此，F(xiàn)DD的信道互易性較差。在FDD系統(tǒng)中，基站側(cè)需要針對(duì)每個(gè)天線發(fā)送導(dǎo)頻信息，終端側(cè)需要對(duì)下行信道測(cè)量合成后反饋給基站。因此，F(xiàn)DD需要信道估計(jì)和反饋的導(dǎo)頻開銷將隨著天線數(shù)的增多而增大。基站上百根天線的導(dǎo)頻設(shè)計(jì)需要耗費(fèi)大量的時(shí)頻資源，因此，實(shí)際應(yīng)用中采用基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)方式是不可取的。

　　TDD有天然的優(yōu)勢(shì)，由于在相同的頻點(diǎn)發(fā)送和接收，只是時(shí)間上有區(qū)分。在實(shí)際中，認(rèn)為信道是互易的。這樣，TDD系統(tǒng)就可以利用信道互易性進(jìn)行信道估計(jì)，不需要額外的開銷進(jìn)行信道估計(jì)，只需要終端側(cè)發(fā)送導(dǎo)頻信息，即開銷與天線數(shù)量無關(guān)。

　　(2)基于TDD的超密集組網(wǎng)

　　UDN主要解決熱點(diǎn)區(qū)域的成百倍系統(tǒng)容量的提升問題，通過高頻段實(shí)現(xiàn)短距離的高速率通信。超密集組網(wǎng)更適合TDD系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在TDD模式的上行和下行靈活配置，更易于滿足超密集組網(wǎng)對(duì)應(yīng)的上下行業(yè)務(wù)不對(duì)稱需求;TDD模式更易于小蜂窩覆蓋和靈活組網(wǎng);在高頻段要獲得成對(duì)的大帶寬頻段相對(duì)困難，高頻段更適合TDD模式的應(yīng)用。

　　(3)基于TDD的設(shè)備直通和車聯(lián)網(wǎng)

　　D2D是指兩個(gè)對(duì)等設(shè)備間直接進(jìn)行通信的方式。傳統(tǒng)的蜂窩用戶設(shè)備(終端)只需在上行具備發(fā)送能力及在下行具備接收能力，而D2D要求終端能在上下行的資源上同時(shí)具備發(fā)送和接收的能力，所以對(duì)于終端的能力和復(fù)雜度有很大的影響。

　　對(duì)于FDD系統(tǒng)來說，接收D2D信息的終端必須具備在上行頻段接收、解調(diào)信號(hào)的能力，終端的射頻和基帶都要升級(jí)。而對(duì)于TDD系統(tǒng)而言，因?yàn)樯?、下行使用相同的頻段，接收D2D的終端必須具備在上行時(shí)隙接收、解調(diào)信號(hào)的能力，終端的基帶要升級(jí)，但射頻不需要改動(dòng)，硬件改動(dòng)較小。因此，相對(duì)于FDD系統(tǒng)，D2D在TDD系統(tǒng)中的應(yīng)用更有優(yōu)勢(shì)。車聯(lián)網(wǎng)中的主要業(yè)務(wù)類型是終端之間的廣播業(yè)務(wù)，在終端構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為無線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在統(tǒng)一的中央節(jié)點(diǎn)，收發(fā)均集中于相同的頻段上。因此，D2D和車聯(lián)網(wǎng)的工作方式，都更接近于蜂窩系統(tǒng)中的TDD模式，TDD技術(shù)將成為D2D和車聯(lián)網(wǎng)中的唯一技術(shù)。