FDD
一種通信技術
FDD,即頻分雙工,是指上行鏈路(移動台到基站)和下行鏈路(基站到移動台)採用兩個分開的頻率(有一定頻率間隔要求)工作,該模式工作在對稱頻帶上。FDD適用於為每個用戶提供單個無線頻率通道的無線通信系統。
FDD模式的特點是在分離(上下行頻率間隔190MHz)的兩個對稱頻率通道上,系統進行接收和傳送,用保護頻段來分離接收和傳送通道。
採用包交換等技術,可突破二代發展的瓶頸,實現高速數據業務,並可提高頻譜利用率,增加系統容量。但FDD必須採用成對的頻率,即在每2x5MHz的帶寬內提供第三代業務。該方式在支持對稱業務時,能充分利用上下行的頻譜,但在非對稱的分組交換工作時,頻譜利用率則大大降低(由於低上行負載,造成頻譜利用率降低約40%),在這點上,TDD模式有著FDD無法比擬的優勢。
基於CDMA技術的三種RTT技術規範是第三代移動通信的主流技術,也稱為一個家庭,三個成員。CDMA DS和CDMA MC是頻分雙工模式(FDD),CDMA TDD是時分雙工模式(TDD),ITU-R為3G的FDD模式和TDD模式劃分了獨立的頻段,在將來的組網上,TDD模式和FDD模式將共存於4G網路。
FDD技術為每一個用戶提供了兩個確定的頻段:前向頻段和反向頻段。前向頻段(也稱為前向通道)提供從基站到移動用戶的信號傳輸通道(下行通道),反向頻段(也稱為反向通道)提供從移動用戶到基站的信號傳輸通道(上行通道)。在FDD中,任何雙工通道實際上都是由兩個單工通道所組成的,利用在用戶和基站里的稱為雙工器的設備,允許同時在雙工通道上進行無線發射和接收。前向通道和反向通道的頻率分隔在整個系統中,是固定的,為了盡量減少每一個用戶通道上前向波段與反向波段之間的相互干擾,應在通信系統的頻譜範圍內使頻率分隔儘可能大一些。
FDD技術主要突出同一時間、不同頻率;FDD在兩個分離的、對稱的頻率通道上分別進行接收和發送。FDD必須採用成對的頻率區分上行(UpLink,UL)、下行(DownLink,DL)鏈路,為避免上、下行信號間的干擾,上、下行頻率間必須有保護頻段。FDD的上、下行在時間上是連續的,信號的發送和接收可以同時進行,減少了上、下行信號間的反饋時延。FDD的發送信號特性使得其在功率控制、鏈路自適應、通道和干擾反饋等方面具有天然的優勢。
只要是雙向通信,就需要一定的雙工工作模式。當前蜂窩無線電通信領域使用雙工模式主要是頻分雙工和時分雙工,即FDD與TDD。其具體的特徵是:
1.FDD採用兩個對稱的頻率通道來分別發射和接收信號,發射和接收通道之間存在著一定的頻段保護間隔。
2.TDD的發射和接收信號是在同一頻率通道的不同時隙中進行的,彼此之間採用一定的保證時間予以分離。它不需要分配對稱頻段的頻率,並可在每通道內靈活控制、改變發送和接收時段的長短比例,在進行不對稱的數據傳輸時,可充分利用有限的無線電頻譜資源。
根據FDD、TDD兩種工作模式的特點,在移動通信網路中,它們各自有著不同的適用範圍:採用FDD模式工作的系統是連續控制的系統,適應於大區制的國家和國際間覆蓋漫遊,適合於對稱業務如話音、互動式適時數據等。採用TDD模式工作的系統是時間分隔控制的系統,適應於城市及近郊等高密度地區的局部覆蓋和對稱及不對稱數據業務。特別是它的不對稱傳輸數據的功能,尤為適合接入當今世界流行的Internet。因為,在網際網路的數據傳輸過程中,往往要求下行速率遠遠大於上行速率。
在LTE系統中,頻分雙工(FDD)又可分為全雙工FDD和半雙工FDD。全雙工FDD的模式在實際應用中廣泛使用。在半雙工FDD中,基站仍然採用全雙工的模式,用戶設備接收和發送信號雖然在不同的頻帶上,採用成對頻譜,但其接收和發送不能同時進行。半雙工FDD可以降低用戶設備成本,使其基帶處理能力僅為全雙工時的一半,射頻部分用隔離度較低的開關或環行器來取代雙工器,接收和發送共用天線。此外,對於一些傳輸速率要求比較低的業務,使用半雙工FDD可以降低用戶設備損耗,延長電池使用時間。半雙工FDD可用於機器間通信(MTC)或一鍵通業務(PTT)中。
FDD適用於為每個用戶提供單個無線頻率通道的無線通信系統。
採用FDD模式的移動系統與採用TDD模式的移動系統相比,互有以下優缺點:
1.FDD必須使用成對的收發頻率。在支持對稱業務時能充分利用上下行的頻譜,但在進行非對稱的數據交換業務時,頻譜的利用率則大為降低,約為對稱業務時的60%。而TDD則不需要成對的頻率,通信網路可根據實際情況靈活地變換通道上下行的切換點,有效地提高了系統傳輸不對稱業務時的頻譜利用率。
2.根據ITU對3G的要求,採用FDD模式的系統的最高移動速度可達500KM/h,而採用TDD模式的系統的最高移動速度只有120KM/h。兩者相比,TDD系統明顯稍遜一籌。因為,TDD系統在晶元處理速度和演演算法上還達不到更高的標準。
3.採用TDD模式工作的系統,上、下行工作於同一頻率,其電波傳輸的一致性使之很適於運用智能天線技術,通過智能天線具有的自適應波束賦形,可有效減少多徑干擾,提高設備的可靠性。而收、發採用一定頻段間隔的FDD系統則難以採用上述技術。同時,智能天線技術要求採用多個小功率的線性功率放大器代替單一的大功率線性放大器,其價格遠低於單一大功率線性放大器。據測算,TDD系統的基站設備成本比FDD系統的基站成本低約20%~50%。
4.在抗干擾方面,使用FDD可消除鄰近蜂窩區基站和本區基站之間的干擾。但仍存在鄰區基站對本區移動機的干擾及鄰區移動機對本區基站的干擾。而使用TDD則能引起鄰區基站對本區基站、鄰區基站對本區移動機、鄰區移動機對本區基站及鄰區移動機對本區移動機四項干擾。綜比兩者,可見FDD系統的抗干擾性能要好於TDD系統。但隨著新技術的不斷出現,TDD系統的抗干擾能力一定會有大幅度的提高。方正連宇公司推出的LAS-TDMA新技術就在這方面有了新的突破。
回顧移動系統的發展歷史,2G/3G兩個主要的技術流派,3GPP和3GPP2。3GPP主要支持GSM和WCDMA以及TDSCDMA技術,3GPP2則主要支持CDMA以及CDMAEVDO技術。隨著電信市場全球化的發展以及運營商之間競爭和合作的增強,從成本,技術成熟性,全球漫遊以及終端等多方面考慮,技術的規模化效應越來越成為運營商考慮技術選擇的首要因素,GSM/WCDMA/HSPA的優勢日趨顯著,已經佔全球移動市場份額的86%以上。在後3G時代,LTE作為3GPP的下一步演進,已經成為全球運營商的共同選擇。這裡面可以看到幾個有里程碑意義的事件,第一個在2007年的11月29號,美國Verizon宣布採取LTE升級其CDMA移動系統,作為下一步的發展方向。我們也看到很多主流的其他的一些CDMA的運營商也表態會跟進這樣的趨勢。同時,高通宣布支持將推出LTE-CDMA雙模晶元組。另外一個方面,中國移動在2008年的2月13號宣布將攜手沃達豐等多個全球主流運營商共同開展LTE的技術測試,會同時包括LTE FDD和TD-LTE兩種模式。可見,在後3G時代,LTE,包括LTE FDD和TD-LTE正在成為主流運營商未來網路演進的考慮。
LTEFDD和TD-LTE的聯合應用可以為運營商達到最好的規模化效應。
TD-LTE和LTE FDD共用平台帶來規模優勢
從標準發展的角度來看,LTEFDD和TD-LTE在技術規範上存在非常大的共通性和統一性,主要體現在LTEFDD和TDD共享相同的層二和層三結構,物理層主要幀結構相關的區別,關鍵技術基本一致。這樣無論是在系統側和終端側都能比較容易且低成本地實現對FDD和TDD雙模的支持。另一方面,LTE系統開始就同時針對FDD和TDD進行了優化設計,因此FDD和TDD模式可以達到近似的頻譜利用效率。
更為重要的的是,TD-LTE是中國3G技術TDSCDMA的自然演進路徑,主要體現在TD-LTE和TD-SCDMA使用相兼容的幀格式結構,同時在天線技術上也保持很好的相容性。
在核心網方面,核心網的演進(也就是通常所說說的SAE),也是在當前的二代系統,或者是三代系統數據交換核心網的基礎上發展起來的,共享的核心網可以同時支持二代,三代以及LTEFDD和TD-LTE的接入。這樣就可以保證有非常緊密的互操作性,保證了無論是FDD和TDD系統的平滑升級。
在整個LTE標準發展方面,愛立信一直是3GPP中最活躍的廠家之一,全力推動LTE標準化進程。在通常的標準化的衡量標準中,也就是在標準化裡面的貢獻的總數目,涵蓋了FDD和TDD,愛立信的貢獻排在第一位的。特別是在TD-LTE方面,愛立信非常支持TD-LTE和LTEFDD的協同發展。另外,必須指出的是,在TD-LTE的發展上,中國運營商和廠家做出了相當大的貢獻,把整個標準化向全球推廣。而愛立信在這方面和國內的運營商和廠商,在基礎研發和標準化的方面進行了大量合作,建立了良好的夥伴關係,一起推動TD-LTE的發展。
LTE系統有兩種模式,LTE-FDD和TD-LTE。LTE-FDD(長期演進頻分雙工)是LTE技術中的FDD模式。由於無線技術的差異、使用頻段的不同以及各個廠家的利益等因素,LTE-FDD的標準化與產業發展都領先於LTE-TDD。LTE-FDD已成為當前世界上各國廣泛採用的終端種類最豐富的一種4G標準。
LTE-FDD研發早、技術成熟、終端豐富,在全球應用廣泛;TD-LTE是由運營商和廠商主導的,發展稍微落後一些。二者僅在無線雙工方式上不同,LTE-FDD是上行和下行各用一個頻率,而 TD-LTE則是上行和下行合用一個頻率。除此之外,二者在網路結構、介面協議、系統參數配置、主要關鍵技術上完全相同。
簡單地說,TD-LTE有資源,LTE-FDD有速度;TD-LTE適合熱點區域覆蓋,LTE-FDD適合廣域覆蓋。主流電信設備廠商都能對兩種制式提供很好的支持,用戶無需再糾結制式,這也使全兼容成為4G時代的關鍵詞之一。二者融合可以資源互補,靈活部署,方便消費者,促進4G良性發展,並在一定程度上修正失衡的市場格局,因此,TD-LTE與LTE-FDD混合組網是國際4G發展的大趨勢,也是我國必走的融合之路。根據GSA發布的最新LTE演進報告顯示,LTE作為主流移動通信技術,正在全球範圍內持續快速擴張。
只要是雙向通信,就需要一定的雙工工作模式。當前2G和3G通信領域使用雙工模式主要是頻分雙工和時分雙工,即FDD(Frequency Division Duplex)與TDD(Time Division Duplex),它們是各種無線系統中常用的雙工方式。
在現有的3G有三大主流技術標準:WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA,雖然它們都屬於CDMA技術,但是從它們的主要應用方面可分為兩類:WCDMA、CDMA2000屬於FDD標準;而TD-SCDMA屬於TDD標準。另外,3.5G的HSDPA系統中兼有FDD和TDD,而4G的前驅Mobile WiMAX兼有TDD、FDD、半雙工FDD。
FDD和TDD具體的特徵是:
(1)FDD採用兩個對稱的頻率通道,發送和接收通道之間存在著一定的頻段保護間隔。如GSM、CDMA 1X的收發通道間隔為45 MHz,WCDMA的間隔為190 MHz。
(2)TDD的發送和接收信號在同一頻率通道的不同時隙中進行,在進行不對稱的數據傳輸時,可充分利用有限的頻譜資源。
採用FDD的移動系統與採用TDD的移動系統相比,互有以下優缺點:
(1)FDD必須使用成對的收發頻率。在支持以語音為代表的對稱業務時能充分利用上下行的頻譜,但在進行以IP為代表非對稱的數據交換業務時,頻譜的利用率則大為降低,TDD能有效地提高系統傳輸不對稱業務時的頻譜利用率。
(2)根據ITU對3G的要求,採用FDD模式的系統的最高移動速度可達500千米/小時,而採用TDD模式的系統的最高移動速度只有120千米/小時。這是因為,TDD統在晶元處理速度和演演算法上還達不到更高的標準。
(3)採用TDD模式工作的系統,上、下行工作於同一頻率,其電波傳輸的一致性使之適用智能天線技術,可有效減少多徑干擾,提高設備的可靠性。而收、發採用一定頻段間隔的FDD系統則難以採用。據測算,TDD系統的基站設備成本比FDD系統的基站成本低約20%~50%。
(4)在抗干擾方面,使用FDD可消除鄰近蜂窩區基站和本區基站之間的干擾,FDD系統的抗干擾性能在一定程度上好於TDD系統。
根據FDD、TDD模式以上不同的特點,在3G移動網路中,它們各自有著不同的適用範圍:
(1)採用FDD系統多是連續控制,適應於大區制的國家和國際間覆蓋漫遊,適合於對稱業務(如話音、互動式適時數據等)。
(2)採用TDD系統多是時間分隔控制,適用於城市及近郊等高密度地區的局部覆蓋和對稱及不對稱數據業務。特別是它的不對稱傳輸數據的功能,尤為適合接入基於IP的各種數據業務。因為,在Internet的數據傳輸過程中,往往要求下行速率遠大於上行速率。
LTE混合組網試驗主要內容包括四個方面:通過試驗逐步解決混合組網模式下各制式網路互操作等技術難題,積極引導產業鏈發展演進;通過試驗促進LTE晶元和終端產業發展,切實滿足用戶使用需求;通過試驗驗證多網路覆蓋環境下的網路資源調度策略,探索未來商用運營經驗;通過試驗促進業務應用創新,帶動運營支撐系統等配套環節的演進發展。
簡單地說,LTE混合組網就是統籌發揮TD-LTE和LTE FDD技術優勢,充分利用TDD/FDD頻率資源,在LTE網路中同時包含1張共用的核心網和TD-LTE、LTE FDD兩種無線網路接入方式,結合各覆蓋區域實際需求和頻率情況靈活選擇LTE基站的制式,兩者相互補充,相互配合,共同實現網路深度覆蓋和廣覆蓋,最大化提升整體網路容量。兩種接入方式間可以實現互操作以及共網管,可以實現LTE終端自由切換網路、TD-LTE/LTE FDD網路間流量負載均衡等功能,共同為用戶提供4G服務。
FDD上下行信號被不同頻率隔離,因此需要對稱頻譜。對語音應用來說,上下行流量是對稱的,因此FDD在2G和3G蜂窩網路中效率很高。而TDD上下行信號在時域上是分開的,它具有上下行流量的非對稱性和單一頻譜的靈活性,然而TDD在宏小區覆蓋方面面臨困難,TDSCDMA。
不過,因為TDD在高帶寬的多媒體應用中上下行流量的非對稱性和單一頻譜的靈活性,更適合基於IP的數據業務,在核心網、移動網IP化的潮流下,TDD在各種下一代無線網路中都得到了重視。
在4G網路時代,視頻流媒體、交互Web等下行流佔據絕對優勢,也因此人們對TDD在4G的應用充滿了期待,TDD受到了下一代無線系統WiMAX和IEEE802.20的關注。
然而,TDD模式在運營中還面臨一系列技術問題,如交叉時隙干擾、操作干擾、轉接時延以及發送通道狀態信息超時,所以使用單一模式的TDD還是不現實的。
TDD和FDD在技術特點上各有各的優勢,中國是世界第一移動大國,頻譜資源日益短缺是移動網路建設迫切需要解決的第一問題。對頻譜資源,每一個人都會明白:FDD頻譜資源緊張,TDD頻譜資源豐富。在這一點上,TDD的優勢更明顯一些,所以在中國,從TDSCDMA3G到4G的各個階段,都將更傾向於使用TDD技術。
頻分雙工方式的優點是:
①由於發送頻帶和接收頻帶有一定的間隔(10MHz或45MHz),因此可以大大提高抗干擾能力;
②使用方便,不需控制收發的操作,特別適用於無線電話系統使用,便於與公眾電話網介面;
③適合於多頻道同時工作的系統;
④適合於宏小區、較大功率、高速移動覆蓋。
頻分雙工方式的缺點是移動台不能互相直接通話,而要通過基站轉接。另外,由於發射機處於連續發射狀態,因此電源耗電量大。FDD系統需要成對的頻譜,且上下行頻段之間需要保護間隔,對頻譜規劃有一定要求。此外,由於上下行通道不相關,下行通道質量只能通過用戶測量、量化后反饋給發射端,這就為系統帶來了較大的反饋開銷,並且鏈路性能還受限於反饋時延以及量化誤差等因素。特別是在多天線系統中,下行預編碼矩陣的選取、通道秩的獲得都與通道狀態信息有關,當天線數目較多時,通道反饋開銷,通道時延以及量化誤差對鏈路性能的影響是非常嚴重的。
FDD:Floppy disk drive的簡稱,就是軟碟機,軟盤驅動器
FDD是一種模型驅動開發的軟體過程,和XP一樣是敏捷軟體開發方法的一種。FDD的主要思想是對功能的實現,也就是說FDD是以實現功能為目標。把系統分解成一個一個的功能集,每個功能集又習細分為具體的功能。
數據挖掘中的FDD系統
FDD系統是一個基於實驗資料庫的經驗公式發現系統。
步驟1:固定變數X2,對X1進行學習,即在現有原型基礎上,依次對所提配,用最小二乘法求出a,b係數,若某一原型經線性組合后與實驗數據的相對誤差小於一給定或值,則學習成功,否則轉步驟2。
步驟2:在步驟1求出的相對誤差最小的兩個原型f1(x1)、f2(x2)中,分別固定這兩個原型,對X2進行學習,方法同步驟1,若誤差仍不滿足要求,則再固定本步驟中得到的相對誤差最小的兩個原型g1(x2)、g2(x2),對f1(x1)、f2(x1)進行學習。
重複執行步驟1和步驟2,直到求出滿足要求的經驗公式為止。
1、成本:TDD設備成本較低,比FDD系統低20%~50%。
2、傳輸方式:TDD採用多時隙不連續傳輸方式,抗快衰落和多普勒效應能力比連續傳輸的FDD方式差;
3、功率半徑:TDD系統平均功率與峰值功率之比隨時隙數增加而增加,故小區半徑一般不超過10km,而FDD系統的小區半徑可達到10km;
4、抗干擾:對於上下行鏈路之間的干擾,TDD採取基站之間的無線幀相互同步來消除干擾,FDD使用了190MHz的頻率間隔避免了這一干擾。
5、系統物理層:物理層是比較不同的無線通信系統的重點,物理層的結構直接影響無線鏈路的性能,同時也直接決定了用戶終端與交換設備的複雜度。簡單地說,TDD與FDD模式採用頻分復用技術的差異是,TDD模式是一種時分復用(TDMA)和碼分復用(CDMA)的組合,FDD採用頻分復用技術(FDMA)。
6、應用場景:FDD適用於大區制的國際間和國家範圍內的覆蓋及對稱業務(如話音、互動式實時數據業務等)。TDD適用於高密度用戶地區(城市及近郊區)的局部覆蓋和對稱及不對稱的數據業務(如話音、實時數據業務、特別是網際網路方式的業務)。