4G是第四代移動推通信技術的簡稱。中國移動和4G採用了4GLED標準中的TD-LTE。今天我們主要學習下4G、LTE、TD-LTE和FDD-LTE。
【4G】
4G網絡既第四代移動通信網絡,是3G網絡的演進,但卻並非是基於3G網絡簡單升級而演變形成的,從技術角度來說,4G網絡的核心與3G網絡的核心是完全兩種不同的技術,3G網絡主要以CDMA為核心技術,而4G採用許多關鍵技術來支撐,包括:OFDM(正交頻分調製)、多載波調製技術、自適應調製和編碼(AMC)技術、MIMO(多入多出)技術和智能天線技術、基於IP的核心網、軟件無線電技術以及網絡優化和安全性等。按照ITU的定義,靜態傳輸速率達到1Gbps/s,用戶在高速移動狀態下可以達到100Mbps/s,就可以作為4G的技術之一。
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【4G的特徵】
1.傳輸速率更快:對於大範圍高速移動用戶(250km/h)數據速率為2Mbps;對於中速移動用戶(60km/h)數據速率為20Mbps;對於低速移動用戶(室內或步行者),數據速率為100Mbps;
2.頻譜利用效率更高:4G在開發和研製過程中使用和引入許多功能強大的突破性技術,無線頻譜的利用比第二代和第三代系統有效得多,而且速度相當快,下載速率可達到5Mbps~10Mbps;
3.網絡頻譜更寬:每個4G信道將會佔用100MHz或是更多的帶寬,而3G網絡的帶寬則在5~20MHz之間;
4.容量更大:4G將採用新的網絡技術(如空分多址技術等)來極大地提高系統容量,以滿足未來大信息量的需求;
5.靈活性更強:4G系統採用智能技術,可自適應地進行資源分配,採用智能信號處理技術對信道條件不同的各種複雜環境進行信號的正常收發。另外,用戶將使用各式各樣的設備接入到4G系統
6.實現更高質量的多媒體通信:4G網絡的無線多媒體通信服務將包括語音、數據、影像等,大量信息透過寬頻信道傳送出去,讓用戶可以在任何時間、任何地點接入到系統中,因此4G也是一種實時的寬帶的以及無縫覆蓋的多媒體移動通信
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7.兼容性更平滑:4G系統應具備全球漫遊,接口開放,能跟多種網絡互聯,終端多樣化以及能從第二代平穩過渡等特點
【LTE—3GPP】
這種以OFDM/FDMA為核心技術可以被看做「准4G」技術或3.9G。3GPP LTE項目的主要性能目標包括:在20MHZ頻譜帶寬能夠提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率;改善小區邊緣用戶的性能,提高小區容量,降低系統延遲,用戶平面內部單向傳輸時延低與5Ms,控制平面從睡眠狀態到激活狀態遷移時間低於50Ms,從駐留狀態到激活狀態時間小於100Ms,支持100KM半徑的小區覆蓋,能夠為350Km/h高速移動用戶提供>100Kbps的接入服務,支持成對或非成對頻譜,並可靈活配置1.25MHZ到20MHZ多種寬帶。
LTELong TermEvolution)是新一代寬帶無線移動通信技術。與3G採用的CDMA技術不同,LTEOFDM(正交頻分多址)和MIMO(多輸入多輸出天線)技術為基礎,頻譜效率是3G增強技術的23倍。LTE包括FDD和TDD兩種制式。LTE的增強技術(LTE-Advanced)是國際電聯認可的第四代移動通信標準。| 國內領先的通信技術論壇,~&C4W2B$|
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正因為LTE技術的整體設計都非常適合承載移動互聯網業務,因此運營商都非常關注LTE,並已成為全球運營商網絡演進的主流技術。
【LTE的頻段】
FDD-LTE主流頻段為1.8G/2.6G/及低頻段700MHz、800MHz。
TD-LTE主流頻段為2.6G/2.3GHz。
【LTE與以往移動通信系統的速率對比】
TDD-LTEFDD-LTE
分別是4G兩種不同的制式,一個是時分一個是頻分,簡單來說,TDD-LTE上下行在同一個頻點的時隙分配;FDD-LTE上下行通過不同的頻點區分。TDD(TimeDivision Duplexing)時分雙工技術,在移動通信技術使用的雙工技術之一,與FDD相對應。
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TDD模式的移動通信系統中,基站到移動台之間的上行和下行通信使用同一頻率信道(即載波)的不同時隙,用時間來分離接收和傳送信道,某個時間段由基站發送信號給移動台,另外的時間由移動台發送信號給基站。基站和移動台之間必須協同一致才能順利工作。
TD-LTE上行理論速率為50Mbps,下行理論速率為100Mbps.
FDD模式的特點是在分離的兩個對稱頻率信道上,進行接收和傳送,用保證頻段來分離接收和傳送信道。LTE系統中上下行頻率間隔可以達到190MHz。
FDD(頻分雙工)是該技術支援的兩種雙工模式之一,應用FDD(頻分雙工)式的LTE即為FDD-LTE。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,FDD-LTE的標準化與產業發展都領先於TDD-LTE。FDD-LTE已成為當前世界上採用的國家及地區最廣泛的,終端種類最豐富的一種4G標準。
FDD-LTE上行理論速率為40Mbps,下行理論速率為150Mbps.
【工作原理】
頻 分雙工(FDD) 和時分雙工(TDD) 是兩種不同的雙工方式。如圖1所示,FDD是在分離的兩個對稱頻率信道上進行接收和發送,用保護頻段來分離接收和發送信道。FDD必須採用成對的頻率,依靠頻率來區分上下行鏈路,其單方向的資源在時間上是連續的。FDD在支持對稱業務時,能充分利用上下行的頻譜,但在支持非對稱業務時,頻譜利用率將大大降低。 TDD用 時間來分離接收和發送信道。在TDD 方式的移動通信系統中, 接收和發送使用同一頻率載波的不同時隙作為信道的承載, 其單方向的資源在時間上是不連續的,時間資源在兩個方向上進行了分配。某個時間段由基站發送信號給移動台,另外的時間由移動台發送信號給基站,基站和移動台之間必須協同一致才能順利工作。
TDD 雙工方式的工作特點使TDD具有如下優勢:
(1)能夠靈活配置頻率,使用FDD 系統不易使用的零散頻段;
(2)可以通過調整上下行時隙轉換點,提高下行時隙比例,能夠很好的支持非對稱業務;(3)具有上下行信道一致性,基站的接收和發送可以共用部分射頻單元,降低了設備成本; (4)接收上下行數據時,不需要收發隔離器,只需要一個開關即可,降低了設備的複雜度;
(5)具有上下行信道互惠性,能夠更好的採用傳輸預處理技術,如預RAKE 技術、聯合傳輸(JT)技術、智能天線技術等, 能有效地降低移動終端的處理複雜性。
但是,TDD雙工方式相較於FDD,也存在明顯的不足:
(1)由於TDD方式的時間資源分別分給了上行和下行,因此TDD方式的發射時間大約只有FDD的一半,如果TDD要發送和FDD同樣多的數據,就要增大TDD的發送功率; (2)TDD系統上行受限,因此TDD基站的覆蓋範圍明顯小於FDD基站; (3)TDD系統收發信道同頻,無法進行干擾隔離,系統內和系統間存在干擾;
(4)為了避免與其他無線系統之間的干擾,TDD需要預留較大的保護帶,影響了整體頻譜利用效率。
【FDD LTE與TDDLTE誰更先進?】
那麼有人就認為,FDD明顯優於TDD啊,這種想法也不完全對。FDD必須使用成對的收發頻率。相比TDD佔用更多的頻率資源。在語音通信時代,信息上傳和下載是對稱並同時進行的,能夠充分利用上下行的頻率,效率更高。而在移動互聯網時代,用戶上傳數據量要遠遠低於下載數據量,這種非對稱數據交換業務導致了頻率利用率大幅下降。用一個形象點的比喻,就好比兩條同樣寬的公路,向左行駛的車輛為每分鐘10輛(下行),而向右行駛的車輛每分鐘僅有1 輛(上行),那麼上行的車道明顯利用率更低。而TDD不需要分配對稱的頻率,上下行都在同一頻率內進行,並且能對發送和接收時段的長短比例進行靈活控制,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。在移動互聯網時代,TDD的效率更高。
所以,單從頻譜效率上來講,TDD技術更加先進一些。但是從試用範圍上來講,FDD作為最早提出來的LTE系統模式,其發展當然是最為成熟的,也是當今世界普遍推廣的LTE系統模式,獲得了廣大的網絡基礎設備廠商和終端生產商的支持,目前為止,幾乎現在所有存在商業化LTE網絡的國家,都在使用 FDD LTE模式。
而TDD作為後來者,雖然技術上較為先進,但是發展緩慢,支持的設備生產商也很少,目前只有中國、日本以及東亞部分國家有少量部署,而且大部分處於試驗階段,其中,中國移動是TDD陣營里最堅定的支持者。
【TD-LTE】
除了FDD LTE和TDDLTE,我們時常會看到另一種模式——TD LTE,有人誤認為TDLTE是中國移動TD-SCDMA的演進版,是中國自主知識產權的LTE技術。而實際上,TD LTE除了沿用TD-SCDMA的時分雙工方式之外,與TD-SCDMA沒有任何關係。
實際上,TD LTE只是TDD LTE的一個分支,其絕大部分的數據幀內容定義和劃分方式均與LTE-FDD完全相同,而這部分技術產權依然掌握在制定LTE-FDD標準的那些組織手裏,所以說,TD LTE並非自主研發,最多只是簡單的技術改進或者「微創新」。
2017-06-08 由 鼎酷IOT部落 發表于科技
原文網址:https://kknews.cc/zh-hk/tech/nx9vjr5.html