5、TDD在5G中的優(yōu)勢和角色

　　從5G自身特點來看，TDD相比FDD更有優(yōu)勢。主要原因如下:

　　· TDD可以利用上行信道以及下行信道的互易性、低復雜度和低成本獲取復雜無線環(huán)境下的信道信息，更好地支持大規(guī)模多天線、超密集組網(wǎng)等應用。

　　· 5G系統(tǒng)在頻譜上需要更大的帶寬，并向更高頻段拓展，比如6 GHz及以上，TDD使用非成對的單一頻譜，更容易獲得大帶寬的新頻段或空閑頻段。因此，TDD更易于實現(xiàn)高頻段通信、靈活頻譜共享等應用。

　　· TDD更易于實時且靈活地調(diào)整上行以及下行帶寬的比例配置，更好地匹配大量下載或上傳的業(yè)務突發(fā)情況，提升系統(tǒng)效率。

　　可以預期，面向5G，TDD制式將獲得全球移動通信業(yè)界更多的關(guān)注、研究以及商用。下面介紹TD-LTE向5G演進的TDD+技術(shù)及5G中TDD優(yōu)勢技術(shù)。

　　5.1 TDD+：向5G演進的TDD系列增強技術(shù)

　　3GPP在2016年初啟動5G研究，計劃將R14和R15當作5G的基礎(chǔ)版本，R16作為5G的正式版本。關(guān)于5G，參與3GPP的各公司的共識是“5G=LTE演進+新空口”，其中，LTE演進主要在低頻段，新空口同時包括低頻段和高頻段。

　　考慮到5G商用還有5年，為了實現(xiàn)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)在滿足5G商用之前的更多需求(如提升容量和連接數(shù)、降低時延等)，TD-LTE全球聯(lián)盟(GTI)提出了TDD+的概念，系列TDD增強技術(shù)包括：TDD-FDD載波聚合、動態(tài)TDD、全維度 MIMO、三維(3D)波束成形、LTE-Hi和機器類通信(machine type commuication，MTC)，GTI將TDD+看成是TD-LTE向5G平滑演進的橋梁。與此相關(guān)的5G中TDD優(yōu)勢技術(shù)包括大規(guī)模多天線、超密集組網(wǎng)、高頻段通信、靈活頻譜共享和低時延高可靠等，如圖1所示。

　　5.2 5G中TDD優(yōu)勢技術(shù)

　　(1)基于TDD的大規(guī)模多天線

　　大規(guī)模多天線應用的一個重要假設(shè)是信道具備互易性。否則，要依靠信道測量與反饋的開銷將非常巨大，系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)都變得異常復雜。

　　FDD系統(tǒng)的頻點間相差較遠，在實際中，由于頻率選擇性問題，可能在一個頻點上某個方向能量強一些，而在另一個頻點上可能是另一個方向能量強。因此，F(xiàn)DD的信道互易性較差。在FDD系統(tǒng)中，基站側(cè)需要針對每個天線發(fā)送導頻信息，終端側(cè)需要對下行信道測量合成后反饋給基站。因此，F(xiàn)DD需要信道估計和反饋的導頻開銷將隨著天線數(shù)的增多而增大?；旧习俑炀€的導頻設(shè)計需要耗費大量的時頻資源，因此，實際應用中采用基于導頻的信道估計方式是不可取的。

　　TDD有天然的優(yōu)勢，由于在相同的頻點發(fā)送和接收，只是時間上有區(qū)分。在實際中，認為信道是互易的。這樣，TDD系統(tǒng)就可以利用信道互易性進行信道估計，不需要額外的開銷進行信道估計，只需要終端側(cè)發(fā)送導頻信息，即開銷與天線數(shù)量無關(guān)。

　　(2)基于TDD的超密集組網(wǎng)

　　UDN主要解決熱點區(qū)域的成百倍系統(tǒng)容量的提升問題，通過高頻段實現(xiàn)短距離的高速率通信。超密集組網(wǎng)更適合TDD系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在TDD模式的上行和下行靈活配置，更易于滿足超密集組網(wǎng)對應的上下行業(yè)務不對稱需求;TDD模式更易于小蜂窩覆蓋和靈活組網(wǎng);在高頻段要獲得成對的大帶寬頻段相對困難，高頻段更適合TDD模式的應用。

　　(3)基于TDD的設(shè)備直通和車聯(lián)網(wǎng)

　　D2D是指兩個對等設(shè)備間直接進行通信的方式。傳統(tǒng)的蜂窩用戶設(shè)備(終端)只需在上行具備發(fā)送能力及在下行具備接收能力，而D2D要求終端能在上下行的資源上同時具備發(fā)送和接收的能力，所以對于終端的能力和復雜度有很大的影響。

　　對于FDD系統(tǒng)來說，接收D2D信息的終端必須具備在上行頻段接收、解調(diào)信號的能力，終端的射頻和基帶都要升級。而對于TDD系統(tǒng)而言，因為上、下行使用相同的頻段，接收D2D的終端必須具備在上行時隙接收、解調(diào)信號的能力，終端的基帶要升級，但射頻不需要改動，硬件改動較小。因此，相對于FDD系統(tǒng)，D2D在TDD系統(tǒng)中的應用更有優(yōu)勢。車聯(lián)網(wǎng)中的主要業(yè)務類型是終端之間的廣播業(yè)務，在終端構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)為無線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不存在統(tǒng)一的中央節(jié)點，收發(fā)均集中于相同的頻段上。因此，D2D和車聯(lián)網(wǎng)的工作方式，都更接近于蜂窩系統(tǒng)中的TDD模式，TDD技術(shù)將成為D2D和車聯(lián)網(wǎng)中的唯一技術(shù)。