FDD и TDD
В соответствии с концепцией IMT-2000 в системах 3-го поколения предполагается создание единого частотного пространства шириной 230 МГц с разными сценариями использования. Основа этих сценариев - режимы FDD (Frequency Division Duplex) и TDD (Time Division Duplex). Новизна технологий IMT-2000 связана прежде всего с выделением парных полос частот для систем, работающих с частотным дуплексным разносом (FDD), и непарных - для систем с временным дуплексным разносом (TDD).
Комбинированное использование этих двух режимов делает систему гибкой, позволяя изменять пропускную способность и способы организации связи. Режим FDD более эффективен при больших размерах сот и высокой скорости передвижения абонентов, а TDD, напротив, предназначен для работы в пико- и микросотах, т. е. там, где абонент передвигается с невысокой скоростью.
Сравним характеристики систем WCDMA FDD и UTRA TDD (табл. 5). У них, безусловно, много общего: одинакова чиповая скорость 3,84 Мчип/с (в базовом варианте), сходны принципы кодирования и демодуляции, идентичны и длины кадра и суперкадра. Последний параметр значительно упрощает процедуру совместимости режимов, а синхронизация по кадрам базовых станций обеспечивает быстрый поиск сот и эффективное распределение каналов.
Таблица 5. Сравнительные характеристики систем WCDMA FDD и UTRA TDD
| Показатель | WCDMA FDD | UTRA TDD |
|
Диапазон частот, МГц Метод доступа Полоса частот, МГц Разнос между несущими, кГц Чиповая скорость (базовая), Мчип/с Синхронизации базовых станций Схема поиска ячеек Коэффициент расширения (SF) Модуляция в канале данных "вниз" "вверх" Расширяющая модуляция "вниз" "вверх" Глубина перемежения, мс Кадровая структура, мс Скорость передачи в канале управления мощностью, кбит/с Точность управления мощностью, дБ Максимальная излучаемая мощность (скорость 8 кбит/с, речь), дБм Пропускная способность** в полосе 30 МГц, Эрл/МГц/сота Пропускная способность*** в полосе 30 МГц, Мбит/с/МГц/сота Максимальная дальность мобильной и базовой станций, км |
2110-2170 ("вниз"); 1920-1980 ("вверх") DS- CDMA 2х5; 2х7,5; 2х15 200 3,84 Асинхронная (возможна синхронная) Трехэтапная процедура (первичный и вторичный SCH) 1-512 ' QPSK BPSK ' QPSK QPSK или HPSK (OCQPSK) 10/20/40/80 0,625 (КИ*), 10 (кадр) 720 (суперкадр) 1,6 0,25-1,5 24 56,5/57,0**** 0,657/0,753**** 5,787/4,475**** |
1900-1920 ("вниз"); 2010-2025 ("вверх") TD- CDMA 5 200 3,84 Синхронная Канал SCH (повторение N раз в течение 240 мс) 1-16 ' QPSK QPSK ' QPSK QPSK 10/20/40/80 0,625 (КИ), 10 (кадр) 720 (суперкадр) 0,1-0,8 1-3 27,2 68,0/106**** 0,846/0,452**** 6,041/5,279**** |
* КИ - канальный интервал. ** При передаче речи. *** При передаче данных со скоростью 144 кбит/с. **** Первая цифра соответствует линии "вниз", вторая - линии "верх".
При дуплексной передаче с частотным разделением - FDD - число каналов в линиях "вниз" и "вверх", как правило, одинаково. А в режиме TDD двусторонняя радиосвязь обеспечивается за счет временного уплотнения каналов передачи и приема на одной несущей, что позволяет оптимально перераспределять ресурсы линии связи, выделяя различное число временных интервалов в линиях "вверх" и "вниз".
В европейском проекте UTRA изменение соотношения трафика в линиях "вверх" и "вниз" составляет от 15/1 до 2/14. Некоторое отличие в коэффициенте асимметрии обусловлено тем, что по крайней мере два канальных интервала должны быть выделены для служебных нужд в линии "вниз" (каналы синхронизации SCH) и один - в линии "вверх" (канал доступа RACH). Аналогичные решения будут приняты для режима TDD в других проектах наземных систем подвижной связи 3-го поколения.
Необходимость совместимости режимов TDD и FDD требует реализации простых и дешевых двухрежимных FDD/TDD-терминалов. Сегодня это возможно благодаря использованию одних и тех же микросхем как в двух-, так и в однорежимных радиотелефонах. При этом двухрежимное абонентское устройство FDD/TDD будет ненамного сложнее обычного FDD-терминала.
Протоколы верхнего уровня обрабатываются в режимах TDD и FDD идентичным образом. Кроме того, процедуры мультиплексирования и расширения кодов в каналах "вверх"/"вниз" этих режимов используют одинаковую управляющую информацию. Общие процедуры и одна и та же канальная структура позволяют говорить о совпадении основных свойств UTRA TDD и WCDMA FDD (набор протоколов верхних уровней, услуги для прикладных служб и др.).
Использование одной и той же частоты для линий "вверх" и "вниз" упрощает конструкцию адаптивных (интеллектуальных) антенн, приемопередатчиков и в целом оборудования базовых станций. Так как характеристики замираний в прямом и обратном каналах в значительной степени коррелированы, то для их компенсации используются одинаковые методы управления мощностью и адаптивными антеннами.
Таким образом, системы на базе WCDMA FDD и UTRA TDD дают возможность нескольким операторам совместно использовать одну и ту же полосу частот, без взаимных помех и снижения качества связи. Никакой частотной координации между операторами в этом случае не требуется. А гибкая сетевая архитектура обеспечивает создание сетей разной конфигурации (макро-, микро- и пикосоты) при экономном использовании радиоресурсов.