面对用户群的持续增长及人们对利用移动网络随时随地快速接入Internet需求的增加,频谱利用率偏低、数据传输能力较弱的2G网络已很难满足社会发展的需要。
因而,引入技术更为先进的3G,在我国已是势在必然。
一、FDD、TDD在3G标准中的应用
为达到高系统容量、高速率传输数据的目的,国际电联ITU对3G网络提出了如下要求:
1具备支持从话音到多媒体业务的能力,特别是要支持Internet业务;
2高速移动时能提供最高达144kbs、慢速移动时能提供最高达384kbs、静止时能提供最高达2Mbs的数据传输速率;
3通讯时能做到保密性强,服务质量高;
4能做到全球无缝覆盖,具有高效的频谱利用率。
为此,ITU在2000年5月批准了针对3G网络的IMT2000无线接口的5种技术规范,其中又以3种CDMA技术为主。即:WCDMA、cdma2000和TD—SCDMA。在这三种主流技术标准中,WCDMA、cdma2000是FDD模式,TD—SCDMA则是TDD模式。
二、FDD、TDD的特征
只要是双向通信,就需要一定的双工工作模式。当前蜂窝无线电通信领域使用双工模式主要是频分双工和时分双工,即FDD与TDD。其具体的特征是:
1、FDD采用两个对称的频率信道来分别发射和接收信号,发射和接收信道之间存在着一定的频段保护间隔。
2、TDD的发射和接收信号是在同一频率信道的不同时隙中进行的,彼此之间采用一定的保证时间予以分离。它不需要分配对称频段的频率,并可在每信道RC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。
三、FDD、TDD的适用范围
根据FDD、TDD两种工作模式的特点,在移动通信网络中,它们各自有着不同的适用范围:采用FDD模式工作的系统是连续控制的系统,适应于大区制的国家和国际间覆盖漫游,适合于对称业务如话音、交互式适时数据等。
采用TDD模式工作的系统是时间分隔控制的系统,适应于城市及近郊等高密度地区的局部覆盖和对称及不对称数据业务。特别是它的可不对称传输数据的功能,尤为适合接入当今世界流行的Internet。因为,在互联网的数据传输过程中,往往要求下行速率远远大于上行速率。
四、FDD、TDD的优缺点
采用FDD模式的移动系统与采用TDDM模式的移动系统相比,互有以下优缺点:
1、FDD必须使用成对的收发频率。在支持对称业务时能充分利用上下行的频谱,但在进行非对称的数据交换业务时,频谱的利用率则大为降低,约为对称业务时的60%。而TDD则不需要成对的频率,通信网络可根据实际情况灵活地变换信道上下行的切换点,有效地提高了系统传输不对称业务时的频谱利用率。
2、根据ITU对3G的要求,采用FDD模式的系统的最高移动速度可达500kmh,而采用TDD模式的系统的最高移动速度只有120kmh。两者相比,TDD系统明显稍逊一筹。因为,目前TDD系统在芯片处理速度和算法上还达不到更高的标准。
3、采用TDD模式工作的系统,上、下行工作于同一频率,其电波传输的一致性使之很适于运用智能天线技术,通过智能天线具有的自适应波束赋形,可有效减少多径干扰,提高设备的可靠性。而收、发采用一定频段间隔的FDD系统则难以采用上述技术。同时,智能天线技术要求采用多个小功率的线性功率放大器代替单一的大功率线性放大器,其价格远低于单一大功率线性放大器。据测算,TDD系统的基站设备成本比FDD系统的基站成本低约20%~50%。
4、在抗干扰方面,使用FDD可消除邻近蜂窝区基站和本区基站之间的干扰。但仍存在邻区基站对本区移动机的干扰及邻区移动机对本区基站的干扰。而使用TDD则能引起邻区基站对本区基站、邻区基站对本区移动机、邻区移动机对本区基站及邻区移动机对本区移动机四项干扰。综比两者,可见FDD系统的抗干扰性能要好于TDD系统。但随着新技术的不断出现,TDD系统的抗干扰能力一定会有大幅度的提高。目前方正连宇公司推出的LAS—TDMA新技术就在这方面有了新的突破。
五、FDD、TDD移动系统在我国的频段使用与划分
我国目前由中国移动、中国联通运营的GSM网和CDMA网采用的都是FDD工作模式。TDD模式的实际运营网络只有中国电信、中国网通的PHS系统俗称“小灵通”。
在2G网络的频率分配上,中国移动FDD模式的GSM系统占用了78MHZ的频率GSM900:上行885~909MHz,下行930~954MHz;GSMl800:上行1710一1725MHz,下行1805~1820MHz,中国联通FDD模式的GSM、CDMA系统占用了62MHz的频率GSM900:上行909~915MHz,下行954~960MHz;GSMl800:上行1745~1755MHz,下行1840~1850MHz;CDMA:上行825~840MHz,下行870~885MHz。而中国电信、中国网通TDD模式的PHS系统只占用了20M频率PHS:1900~1920MHz。
针对3G的发展需求,国家无线电管理局在国际频率规划的基础上,结合国情,科学地制定了我国的3G频率划分方案。2002年颁布的信部无479号文明确规定采用FDD、TDD模式网络的频率分配如下:
1、主要工作频段
FDD模式 1920~1980MHz2110~2170MHz
TDD模式 1880~1920MHz、2010~2025MHz
2、补充工作频段
FDD模式 1755~1785MHz1850~1880MHz
TDD模式 2300~2400MHz
由上统计得出,FDD模式的3G系统得到了180M的频谱,TDD模式的3G系统得到了155M的频谱。加上现今运营的800M、900M、1800M频段的26FDD频谱,未来的3GFDD频谱总计为320MHz。
六、结语
FDD模式与TDD模式互有长短。在我国未来的3G移动通信网络中,将依靠FDD模式实现国内或国际间的通信覆盖与漫游,而在城镇及近郊等人口密集地区,TDD模式将发挥积极的作用。我们相信:两种模式的网络将在不断吸取新技术的前提下共同发展,从而各自在未来的通信市场中占据自己的一席之地。
----《通信世界报》