LTE TDD系統(tǒng)的設(shè)計分析

　　上一節(jié)中，我們描述了LTE中與TDD特殊時隙相關(guān)的，針對TDD進行的設(shè)計。而在特殊時隙之外，TDD還有另外一個顯著區(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間上是連續(xù)的；而TDD依靠時間來區(qū)分上下行，所以其單方向的資源在時間上是不連續(xù)的，時間資源在兩個方向上進行了分配。

　　圖5是LTETDD中支持的7種不同的上、下行時間配比，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”，在實際使用時，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所進行的專門設(shè)計的原因。這一部分設(shè)計主要包括“物理層HARQ的相關(guān)機制”，以及“采用頻分的隨機接入信道”。

　　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，在進行物理層的HARQ時，下行數(shù)據(jù)與上行的ACK/NAK之間可以建立一對一的對應(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應(yīng)的時間上的資源。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應(yīng)的關(guān)系（如圖7所示），所以這些都需要進行TDD針對性的設(shè)計。

　　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ACK/NAK完成對前續(xù)若干個下行數(shù)據(jù)的反饋（如圖8所示），這樣就解決了上下行時隙不對稱帶來的反饋問題。在另一個方面，同時還減小了數(shù)據(jù)的傳輸時延，數(shù)據(jù)無需再等待到下一個上行時隙以進行反饋了。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，對比圖8和圖6，會發(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間對應(yīng)關(guān)系（即HARQTiming）。同理，容易理解的是，對于TDD的不同上下行配比，這種對應(yīng)的時間關(guān)系也將有所不同。另外，還可能影響設(shè)計細節(jié)的是：這種時間上對應(yīng)關(guān)系的不同，會帶了對HARQ進程數(shù)目的不同要求，這也是在具體設(shè)計和實現(xiàn)中需要考慮的問題。

　　3.2頻分的隨機接入信道

　　允許同一時間上存在多個隨機接入信道（頻分）是TDD上下行時分的結(jié)構(gòu)形成的又一設(shè)計結(jié)果。在LTEFDD的設(shè)計中，同一時刻只允許一個隨機接入信道的存在，即僅在時間域上改變隨機接入信道的數(shù)量。而在TDD中，時間資源已經(jīng)在上下行進行了分配，同時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接入信道，即在同一時間位置上采用不同頻率的區(qū)分提供多個隨機接入信道，以為系統(tǒng)提供足夠的隨機接入的容量。

　　4、結(jié)束語

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