定义了几种帧结构,帧结构起始位置

首页 > 体育 > 作者:YD1662023-11-13 09:54:56

一、两种双工模式

1.1 双工模式

LTE标准支持两种双工模式:频分复用(FDD)和时分双工(TDD)模式。与此对应,我们定义了两种帧结构FDD帧结构和TDD帧结构。

LTE标准制定之初就充分考虑了TDD和FDD双工方式在实现中的异同,增大两者共同点、减少两者差异点。两种帧结构设计的差别,会导致系统实现方面的不同,但主要的不同集中在物理层(PHY)的实现上,而在媒介接入控制层(MAC)、无线链路控制(RLC)层的差别不大,在更高层的设计上几乎没有什么不同。

从设备实现的角度来讲,差别仅在于物理层软件和射频模块硬件(如滤波器),网络侧绝大多数网元可以共用,TDD相关厂家可以共享FDD成熟的产业链带来的便利。但终端射频模块存在差异,这样终端的成熟度决定了LTE TDD和LTE FDD各自网络的竞争力。

1.2 TDD和FDD

FDD的关键词是“共同的时间、不同的频率”。FDD在两个分离的、对称的频率信道上分别进行接收和发送。FDD必须采用成对的频率区分上行和下行链路,上下行频率间必须有保护频段。FDD的上、下行在时间上是连续的,可以同时接收和发送数据。

TDD的关键词是“共同的频率、不同的时间”。TDD的接收和发送是使用同一频率的不同时隙来区分上、下行信道,在时间上不连续。一个时间段由移动台发送给基站(UL),另一个时间段由基站发送给移动台(DL)。因此基站和终端间对时间同步的要求比较苛刻。

FDD和TDD的上、下行复用原理如图所示。

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FDD、TDD上下行复用原理图

FDD上、下行需要成对的频率,而TDD无须成对频率,这使得TDD可以灵活地配置频率,使用FDD不能使用的零散频段。

TDD的上下行时隙配比可以灵活调整,这使得TDD在支持非对称带宽业务时,频谱效率有明显优势。FDD在支持对称业务时,能充分利用上、下行的频谱,但在支持非对称业务时,频谱利用率将大大降低。

TDD上、下行频率是一样的,这样上、下行无线传播特性一样,能够很好地支持联合检测、智能天线等技术。TDD的基站接收和发送可以共用部分射频单元,不需要收/发隔离器,只需要一个开关即可,降低设备复杂度和成本。

TDD与FDD相比还存在明显不足:

TDD上下行分配的时间资源是不连续的,分别给了上行和下行。TDD发射功率的时间大约只有FDD的一半。TDD和FDD具有同样的峰值功率情况下,TDD的平均功率仅为FDD的一半。尤其在上行方向上,终端侧难以使用智能天线,所以TDD的上行覆盖会受限。也就是说同样的覆盖面积,同样的终端发射功率,TDD需要更多的基站。如果TDD要覆盖FDD同样大的范围,就要增大TDD的发射功率。

TDD上、下行信道同频,无法进行干扰隔离,抗干扰性差。

FDD对移动性的支持能力更强,能较好地对抗多普勒频移,而TDD则对频偏较敏感,对移动性的支持较差。

1.3 频段分配

LTE不仅支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz等多种带宽配置,还支持从700MHz到2.6GHz等多种频段。

根据协议规定,LTE系统定义的工作频段有40个,使用的频段考虑了对现有无线制式频段的再利用。每个频段都有一个编号和一定的范围,部分工作频段间会有重叠。

编号为1~32为FDD频段,33~40为TDD频段,其中FDD的15、16、18到32编号还未分配具体频点。

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二、LTE帧结构

LTE采用OFDM技术,子载波间隔为△f=15kHz,每个子载波为2048阶IFFT采样,则LTE采样周期Ts=1/(2048×15 000)=0.033us。在LTE中,帧结构时间描述的最小单位就是采样周期Ts。

2.1 FDD帧结构

LTE FDD类型的无线帧长为10ms,每帧含10个子帧,20个时隙。每个子帧有2个时隙,每个时隙为0.5ms,每个时隙又可以有若干个资源块(PRB),每个PRB含有多个子载波。

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