LTE TDD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

　　上一節(jié)中，我們描述了LTE中與TDD特殊時(shí)隙相關(guān)的，針對(duì)TDD進(jìn)行的設(shè)計(jì)。而在特殊時(shí)隙之外，TDD還有另外一個(gè)顯著區(qū)別于FDD的物理特征，即FDD依靠頻率區(qū)分上下行，因此其單方向的資源在時(shí)間上是連續(xù)的；而TDD依靠時(shí)間來區(qū)分上下行，所以其單方向的資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，時(shí)間資源在兩個(gè)方向上進(jìn)行了分配。

　　圖5是LTETDD中支持的7種不同的上、下行時(shí)間配比，從將大部分資源分配給下行的“9:1”到上行占用資源較多的“2:3”，在實(shí)際使用時(shí)，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)量的特性靈活的選擇配置。
　　這樣，在資源組成上TDD與FDD所固有的不同，成為了LTE中另一部分為TDD所進(jìn)行的專門設(shè)計(jì)的原因。這一部分設(shè)計(jì)主要包括“物理層HARQ的相關(guān)機(jī)制”，以及“采用頻分的隨機(jī)接入信道”。

　　圖5LTETDD上下行配比

　　3.1HARQ

　　如同圖1中所描述的，在FDD的情況下，上、下行的資源在單方向上都是連續(xù)的，而且子幀數(shù)目相等。因此，以下行為例，在進(jìn)行物理層的HARQ時(shí)，下行數(shù)據(jù)與上行的ACK/NAK之間可以建立一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系（如圖6所示）。與此不同的是，在TDD的情況下，單方向的資源不是連續(xù)的，因此可能無法獲得對(duì)應(yīng)的時(shí)間上的資源。另外，上下行配比的設(shè)置可能使得上下行的子幀數(shù)目不相等，因此無法建立一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系（如圖7所示），所以這些都需要進(jìn)行TDD針對(duì)性的設(shè)計(jì)。

　　圖7TDDHARQ反饋

　　在LTETDD，為了解決以上問題，引入了MultipleACK/NAK的概念，即使用一個(gè)ACK/NAK完成對(duì)前續(xù)若干個(gè)下行數(shù)據(jù)的反饋（如圖8所示），這樣就解決了上下行時(shí)隙不對(duì)稱帶來的反饋問題。在另一個(gè)方面，同時(shí)還減小了數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延，數(shù)據(jù)無需再等待到下一個(gè)上行時(shí)隙以進(jìn)行反饋了。當(dāng)然，該方案可能引起的不必要的過多重傳也需要引起注意。
　　

　　圖8TDDHARQ反饋——MultipleACK/NAK

　　另外，對(duì)比圖8和圖6，會(huì)發(fā)現(xiàn)在FDD和TDD情況下，數(shù)據(jù)與ACK/NAK反饋之間具有不同的時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系（即HARQTiming）。同理，容易理解的是，對(duì)于TDD的不同上下行配比，這種對(duì)應(yīng)的時(shí)間關(guān)系也將有所不同。另外，還可能影響設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的是：這種時(shí)間上對(duì)應(yīng)關(guān)系的不同，會(huì)帶了對(duì)HARQ進(jìn)程數(shù)目的不同要求，這也是在具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中需要考慮的問題。

　　3.2頻分的隨機(jī)接入信道

　　允許同一時(shí)間上存在多個(gè)隨機(jī)接入信道（頻分）是TDD上下行時(shí)分的結(jié)構(gòu)形成的又一設(shè)計(jì)結(jié)果。在LTEFDD的設(shè)計(jì)中，同一時(shí)刻只允許一個(gè)隨機(jī)接入信道的存在，即僅在時(shí)間域上改變隨機(jī)接入信道的數(shù)量。而在TDD中，時(shí)間資源已經(jīng)在上下行進(jìn)行了分配，同時(shí)由于不同的上下行配比的存在，可能存在上行子幀數(shù)目很少的情況（如DL:UL=9:1），因此在TDD中需要支持頻分的隨機(jī)接入信道，即在同一時(shí)間位置上采用不同頻率的區(qū)分提供多個(gè)隨機(jī)接入信道，以為系統(tǒng)提供足夠的隨機(jī)接入的容量。

　　4、結(jié)束語

　　為了能在兩種雙工方式下都實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的系統(tǒng)性能，同時(shí)成為有競(jìng)爭(zhēng)力的FDD和TDD系統(tǒng)，LTE在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)TDD固有的物理特性對(duì)LTETDD系統(tǒng)，尤其是物理層進(jìn)行了一系列專門的設(shè)計(jì)，包括幀結(jié)構(gòu)、特殊時(shí)隙、同步信道、短RACH、上下行時(shí)間的分配、HARQ機(jī)制以及隨機(jī)接入信道的頻分等。這些設(shè)計(jì)在一定程度上參考和繼承了3GTD-SCDMA的設(shè)計(jì)思想。通過這些設(shè)計(jì)，有效地保證了LTE在TDD模式下實(shí)現(xiàn)合理、高效的運(yùn)行。