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上篇文章给忙碌者的5G基础知识课（二十）——交互的艺术：双工中提到，目前移动通信中主流的双工技术，分别是TDD和FDD。而TDD与FDD之争，从3G时代就始终是通信行业中的一个焦点话题。 时间退回到二十年，当时3G标准还未确立，为了能在移动通信技术标准制定中占有一席之地，中国原邮电部电信科学技术研究院（后来的大唐电信，3、4G时代还是能和华为中兴爱立信拼一拼的）向ITU提出了TD-SCDMA标准，这里面的TD就是TDD的意思，也就是时分双工。 这是TDD制式首次正式应用于商用移动通信标准中，因为原先的移动通信标准中，上行传输和下行传输都是在频率上分开的，也就是FDD制式，而且3G的三大标准中的另外两种，WCDMA和CDMA2000也是FDD的。那么当时大唐为什么会突然想出提交一种TDD的移动通信标准呢？ 首先，说句实话，以中国通信产业当时的实力，确实是没法独立研发出移动通信核心算法的。。 TD-SCDMA的核心技术研发者其实是西门子，这公司现在可能逐渐淡出大家的视野了，但是2G时代人家在手机行业的地位不亚于现在的苹果三星，通信技术研发能力不亚于爱立信诺基亚。不过后来诺基亚和西门子电信部门合并了，成立了后来的诺西，继续生产通信设备。 当时西门子为了将精力放在WCDMA重点攻关，将其TD-SCDMA核心专利卖给了大唐（可以看出TD-SCDMA确实较WCDMA要差），后来申请3G标准时，信息产业部（现工业信息部）以爱立信、诺基亚等电信厂商在中国的市场份额为条件（工信部也是狠人啊），要求他们对TD-SCDMA给予支持，于是乎TD-SCDMA在各方大佬的拥护下就正式成为了官方的3G标准。 TD-SCDMA其实有些赶鸭子上架，当时的技术并不成熟，所以采用TD-SCMDA制式的中国移动其实有些哑巴吃黄连，毕竟用什么制式移动也决定不了，背后都是工信部的分配。。 所以3G时代很明显，移动的网速不如联通电信，也导致移动急于在4G时代尽快部署网络实现翻身。 不过后来，在4G时代，通过在3G时代深度参与TD-SCDMA研发带来的技术积累，中国通信界向ITU与3GPP提交了基于TD-SCDMA演化而来的4G标准：TD-LTE技术，相比于TD-SCDMA之于WCDMA和CDMA2000，TD-LTE相比起竞争对手FDD-LTE已经差距不大，所以中国移动依靠提前部署4G网络的时间差，一举翻身，这才实现了4G时代的霸主地位。 而TD-SCDMA虽然短命且被喷成了狗，但无可置疑的是它在中国独一无二的基于TDD制式的移动通信技术发展路线中贡献极大，更重要的是帮中国通信产业积累了无数的专利、人才与研发经验。 好了，说着说着又要变成讲故事了。回归正题，TDD和FDD到底孰优孰劣？ 其实这个问题一问大家肯定知道我要咋回答了：答案就是毫无创意的--各有千秋。。 一、灵活性 FDD双工下，要分出两个频段，分别给上行和下行使用，而且这上行和下行的频段必须是对称的，也就是说上下行带宽必须是一样的。 而TDD，则是上行与下行使用相同的频段传输，通过传输时间节点的不同来进行区分，所以，TDD制式下，多少个时间点分给下行、多少个时间点分给上行，不是固定的，而是可以配置的。比如目前TD-LTE的主流配置是4:1（近似，其实不是这么整数），就是每5个时间点中，4个时间点分给下行，1个分给上行，也就是下行上行最大速率是4:1。下图就是TD-LTE的可选上下行配置方式，其中的D是下行（Down），U是上行（Up），S是特殊，你就当下行就行。 咱们都知道，目前的移动应用，明显是下行业务量远远高于上行的，看视频、看朋友圈、看微博、看小说、听音乐等等，全部都是数据从互联网公司的服务器中下载到你的手机里，而仅仅在微信聊天、发朋友圈、发微博等少量时间内，用户才将数据从手机上传到互联网公司的服务器，当然那种天天24小时直播的网红除外。 所以，采用TDD制式这种非对称的上下行资源分配方式，可以大大节约资源，因为FDD的上行业务带宽大部分资源都是空闲的，却不能给下行使用。 而TDD却可以通过灵活调整上下行的配比，来灵活的分配上下行资源实现资源节约。
这是5G倾向于TDD的一个重要原因之一，因为FDD要求上下行必须对称，上下行带宽必须要一致，而5G提高速率的主要方法就是提升带宽，现在频率资源这么紧张，上哪儿给你找到两个完整的大带宽频率资源？ 二、速率 在速率上，TDD是不如FDD的。一是因为TDD制式下，由于下行和上行业务仅靠时间区分，所以导致下行上行时间点间要留出一定的时间，用于规避上下行干扰（一个基站下用户离天线的位置远近各不同，如果没有间隔，同样的下行时间点到远端用户时由于时延该用户可能已经开始发上行数据了，这就有干扰了），这个间隔叫做保护间隔（保护时间），保护间隔内不传任何数据，完全留空，因此会损失数据传输速率。
另外，在TDD制式中，上下行要共享带宽，而FDD则上下行独享带宽，因此，在带宽相同的情况下，FDD无论上行还是下行速率，都显著高于TDD，因此，联通电信的4G制式，在带宽相同、基站负荷情况相近的情况下，网速是高于移动的。 三、信道互易性 是不是看不懂这是什么鬼？简单来说，信道，就是指手机与基站天线之间传输无线电波的“空气道路”，当然这是一个虚拟的概念，空气中实际上并没有什么道路。
不过，当手机处在基站不同的方位，或者处于室内室外等不同场景，甚至是天气发生了变化，都有可能会导致基站与手机间的信道环境发生变化。 而如果在信道质量不咋地的时候，基站还采用和信道质量极好的时候发送数据的方式，那么就会出现数据传输错误率增加、数据丢失，网速变慢甚至无法上网的现象。
因此，基站要实时的去获取当前手机与自己间的信道信息，评估信道质量，对应的去调整数据发送或者从手机接收数据的传输形式，使得数据传输能适应信道条件，让数据传输处于最合适状态。 其实这很好理解，比如你在道路上开车，你会实时的用眼睛盯着路面情况，如果路况好，你就会多给点油，加快车速；而如果路面上全是石子、或者坑坑洼洼的，那么你一定就会放慢车速，让车开的虽然慢但是稳。
如果这时候你还猛踩油门，那么很有可能会导致严重交通事故。这其中路面质量就是信道质量，油门的调节就是数据传输方式的改变。
对于开车来说，你有一双眼睛能看到道路的质量，而对于移动通信来说，基站可以实时通过获取手机发送的上行方向数据传输的错误率来判断上行信道质量（错的多相当于信道差），可是却无法判断下行信道的情况。因为下行数据是手机接收的，只有手机知道数据传过来之后，丢失的多不多、错的多不多，那咋办？ 有两种方法。一种是手机在上行数据传输时，通过一种叫做CSI（Channel Status Indication，信道状态指示）的报告，报告给基站下行信道咋样。 另一种方法，就是基站通过信道的互易性来直接获取，这个互易性是指，当上行和下行的信道质量是完全一致的时候，基站只要去评估上行的信道质量，就可以认为下行质量也这样，评估的方法是手机在上行传输时额外传输一个信号，专门给基站用来评估信道质量，叫做SRS（Sounding Reference Signal，翻译过来叫信道探测参考信号）。 但是！我要说但是了，对于TDD制式来说，上下行通过时间分隔，都在同样的频段上传输，信道质量自然是一样的。
而FDD上下行在两个频段上传输，你能说你开车的道路质量和与你这条道路隔老远的另一条道路的质量是一样的吗？答案当然是不能。 所以FDD根本没法使用信道互易性来进行下行道路质量评估，而TDD却完全OK。而只有通过互易性获取的信道信息，才是最准确的。因为手机上报的CSI信息，都是“模棱两可”的，类似于这道路质量还行/一般/挺好这样的信息，而基站自己测量评估的信息，则是道路每平方米有103个石子、3个深0.1米、半径0.2米的小坑这样非常精确的信息。 对于4G来说，信道质量的评估没有那么重要，差不多就行了。但是对于5G来说，由于5G要通过波束赋形（Massive MIMO）来传输数据，下行信道质量信息获取越准确，赋形才会越精准，因此，TDD的优势就显示出来了。 所以5G时代，虽然FDD也可选，但TDD是国际主流，包括国内三家运营商都选择了TDD的5G制式。有人可能有质疑说联通电信咋可能是TDD的，请看下表，5G的每一个频段，是TDD还是FDD已经被3GPP定死了，移动联通电信的n41、78、79都是TDD，没啥可说的。
没想到TDD也有能翻身的一天。。 近期估计好多同学还上不了班，不如在家学学5G，前20课链接如下： 今天的内容就到这里了。我会保持每周3-4篇（非节假日）的更新速度，且尽全力提供自己原创的高质量内容，如果喜欢，还请各位读者老爷们关注转发。同时欢迎所有订阅号转发，转发权限设置请直接私信或邮箱联系549013169@qq.com。 如果想阅读《给忙碌者的5G基础知识课》系列文章的同学，请私信订阅号关键词“5G”，就可以看到辣。 |
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