什么是頻分雙工(FDD)/時分雙工(TDD)

頻分雙工(FDD)，也稱為全雙工，操作時需要兩個獨立的信道。一個信道用來向下傳送信息，另一個信道用來向上傳送信息。兩個信道之間存在一個保護頻段，以防止鄰近的發射機和接收機之間產生相互干擾。

時分雙工(TDD)，也稱為半雙工，只需要一個信道。無論向下還是向上傳送信息都采用這同一個信道。因為發射機和接收機不會同時操作，它們之間不可能產生干擾。

為了全面對比這兩種雙工方式，必須提供每種方式的下列屬性：

頻段位置及時分/FDD方式的合適性

頻譜效率及業務非對稱性反應時間

射頻規劃及干擾，包括自干擾和共存干擾

系統的相對復雜度(代價差異)

前兩項是選擇TDD而非FDD方式的主要因素，后三項是FDD方式支持者提出的采用TDD方式時必須克服的缺點。

頻率分配及FDD或TDD的適宜性

在固定無線接入系統的頻率分配及發放執照的工作中，大部分國家都采用了較適宜于FDD方案的初始頻率分配。因為這些頻率分配方案都具有間隔很寬的信道，或者很寬的連續頻段，因此在采用FDD方案時，能夠保證充分的發送-接收頻率間隔，從而克服了FDD收發信機中必須將發送信號和接收信號隔離開來的困難。

但是，并非所有的點到多點系統中的頻率分配方案都適宜于FDD。例如，為了有效利用LMDS的B段頻譜，必須滿足發送-接收間隔約為225MHz的要求。這對于工作于31GHz的FDD無線電是一個非常大的挑戰。近年來，越來越多的頻率分配方案已經不再采用傳統的成對信道分配方法了，因此為采用TDD方案產生了巨大的促進作用。

頻譜效率及業務非對稱性

頻譜效率涉及到許多因素，其中兩個最重要的因素是使用的調制方案和業務非對稱性程度。以語音服務為主的網絡業務是近似對稱的，但是隨著數據業務不斷增長，這種情況正在發生變化。因此，存在一個這樣的強烈的動因，能否在不影響頻譜效率的前提下，采用某種技術可以適應這種業務模式的變化情況。而TDD技術就可以滿足這種要求。

關于調制方案，可以利用一個簡單的示例來說明一下TDD和FDD技術的差異。在這個示例中，我們假設兩種雙工技術采用相同的前向糾錯技術、MAC開銷、有效信道帶寬，也假定兩種雙工技術采用相同的調制方案，以至于有效數據負載是1 bit/Hz，并且假定保護頻段不會造成兩種雙工技術頻譜利用率的差異。

利用兩個25 MHz的信道(共50 MHz)，FDD系統能夠提供25 Mbps下行數據流和25 Mbps的上行數據流。而采用單個25 MHz信道的TDD系統，在利用相同的調制解調方案時，可以提供總共25 Mbps的下行數據流以及上行業務流。如果像傳統的電話系統一樣，業務具有對稱性，TDD系統可以在任一方向上都提供12.5 Mbps的業務傳輸能力。若加上另一個25 MHzTDD的信道，在同樣的50 MHz頻譜上，TDD系統可以在任一方向上都提供25 MHz的業務傳輸能力。總之，當業務對稱以及采用相同的調制解調技術時，TDD和FDD系統具有相同的頻譜效率。但是，業務非對稱時的情況與對稱時情況將具有很大的差別。當數據業務越來越占主導地位時，業務非對稱性越來越明顯。

TDD系統能夠適應這些無法預測的非對稱的業務模式。圖1給出了相對于FDD，自適應TDD技術在不同的業務非對稱情況時的優點。

反應時間
過大的延時將會對連續比特速率和實時可變比特速率業務產生有害影響。由于實際的所有固定無線接入網絡都將承載這些業務，反應時間將是一個十分關鍵的配置考慮因素。

為了避免上行數據流和下行數據流在發送時發生碰撞，必須在上行和下行發送時隙之間留出時間間隔。在TDD和FDD系統中，MAC逐幀管理帶寬分配。MAC處理一般都需要占用2~3幀的時間。在幀長為1ms時，不考慮雙工方案，僅MAC處理就導致4~6ms的處理延時。假定傳輸延時為3微秒/千米，在6千米的路程中，為了避免TDD系統中的往返傳輸延時造成上下行鏈路沖突只需要加36微秒的時間間隔。通過最優調度不同終端間上下行業務還可以進一步減小該時間間隔。即使沒有最優調度，傳輸延時相對于其它TDD和FDD系統中的固有延時也是非常小的，因此傳輸延時并非整個系統延時的關鍵因素。

[編輯]射頻規劃和干擾
為了控制和減輕多網絡中心配置間的干擾，許多因素在射頻規劃過程中必須考慮。下面將要說明，當TDD系統在進行幀同步時，對干擾的敏感性與FDD系統是一樣的。

在任何點到多點配置中，有兩個干擾因素必須考慮。它們是：

共存干擾：共存干擾有兩種形式。一種形式是，兩個同一地理區域的采用臨近頻譜分配的用戶之間產生的干擾。這種情況下，干擾可以在兩個臨近的TDD系統時間、兩個臨近的FDD系統之間或者一個TDD系統和一個FDD系統之間產生。在實際情況下，本地調整器都會控制帶外發射以確保用戶能夠共存。但是，由于一個運營者無法控制臨近運營者的(除了由調整器管理的)系統參數及特征，因此該運營者必須根據其設備對干擾的敏感性設置一個保護帶寬，從而提供額外的干擾保護。TDD和FDD系統都需要這類保護帶寬。

最近的點到多點系統頻譜分配方案已經考慮了保護帶寬。典型情況下，設置的保護帶寬等于最大預測到的信道帶寬，對于今天的系統來說，為28 MHz。這種保護帶寬對TDD系統和FDD系統是一樣的。另一種共存干擾來自于具有完全相同頻譜分配和臨近地理區域的兩個用戶。這種情況下的共存問題與許可邊界上系統到系統的干擾有關。解決這個問題，一般來說，可通過調整功率譜密度限以及依靠用戶之間的協作來完成。

自干擾：自干擾是指一個特定的服務區域內單個用戶配置內部產生的干擾。由于存在自干擾，射頻規劃者必須考慮到同信道干擾(CCI)和鄰近信道干擾(ACI)。對于TDD和FDD系統來說，控制干擾的共同方法是頻率分集和互極化識別。此外，在TDD系統中，可以采用幀同步來控制時間間隔。從設計觀點看，信道頻譜屏蔽和天線參數，如邊瓣標準和前后比率，在系統抗CCI干擾和ACI干擾的能力方面起著關鍵作用。

由于頻譜屏蔽比較重要，這里要說幾句。由于目前設計的點到多點系統完全支持高階調制，因此比ETSI建議的系統具有更好的頻譜屏蔽效果。但是，目前的許多點到多點FDD系統中都有簡單的自適應設備，這些設備都是最初為點到點系統設計的。盡管頻譜屏蔽可以滿足ETSI建議要求，但是，在點到多點環境中，其性能不能足以完全保護系統，使系統不受ACI干擾的影響。頻譜屏蔽在點到點系統中從來就不是一個很重要的參數，因為通過角度隔離就可以基本上完全控制干擾。在傳輸鏈路的兩端，通過采用高增益、窄波束寬度的天線就可以實現角度隔離。但是，在點到多點系統中，每個網絡中心的收發信機可以在幾條不同的路徑上接收和發送信號。在這種類型的架構中，必須考慮到將要發生的不相關衰落。這就要求對鄰近信道干擾有較高的容忍度。

圖2和圖3給出了點到多點系統中ETSI頻譜屏蔽的要求。

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系統的相對復雜度

一般認為，TDD微波無線系統比FDD微波無線系統簡單。因為系統復雜度直接決定了系統成本，因此TDD系統成本較低。在FDD系統中，造成系統具有較大復雜度和較高成本的一個主要部件是雙工器。雙工器必須防止高功率的發送信號干擾十分敏感的接收機前端。若發送功率為+20dBm，接收機QPSK門限為-80dBm(假定噪聲功率約為-90dBm)，必須將間隔設計成大于110dB。在微波和毫米波段，當頻譜分配要求發送機和接收機之間具有較小的頻率間隔時，滿足這個設計目標將是一個十分具有挑戰性的難題。這些技術難題，再加上這些系統中濾波器的設計要求將大大增加FDD無線系統的復雜度和成本價。