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TDD特殊子帧与小区覆盖大小
发布日期:2024-07-22 05:54    点击次数:132

TDD(Time division duplexing)--时分双工技术中上行链路和下行链路使用相同频谱,但在不同时隙中进行通信。 因此时间被划分为短时隙(Slot)其部分被指定用于上行链路,而另一部分被指定用于下行链路。TDD除可实现不对称流量和时变的上行链路和下行链路需求外,在信道互易性的假设下在上行链路中估计的信道状态信息可以在下行链路中使用。此外,TDD在4G(LTE)中保护时隙GP是决定小区覆盖大小的因素之一!

一、LTE中TDD引入长期演进的4G(LTE)移动通信引入了上行(UL)链路和下行(DL)链路在时域中共享单个频率上进行收到数据的TDD网络制式;而在FDD中上行链路和下行链路传输使用单独的频率。

二、TDD帧结构如下图(1)所示在时长10毫秒(ms)的无线帧(frame)由下行子帧(U)、上行子帧(D)和特殊子帧(S)组成。

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图1.TDD无线帧结构示意图

三、TDD帧结构特点在TDD中基于不同的下行/上行(DL/UL)划分大约有7种帧配置;下行(DL)链路/上行(UL)链路比率可以从1/3(帧配置=0)到8/1(帧配置=1)变化;运营商可根据业务需求选择具体TDD配置。

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TDD帧中总是以下行链路子帧开始用于帧信息描述,即PCFICH和 PDCCH都是UE从子帧中掌握其结构的;

第三帧始终用于上行链路传输;

从下行链路切换到上行链路时需通过特殊子帧完成;而从上行链路切换到下行链路时不需要特殊子帧。

四、特殊子帧TDD双工模式中需从下行链路切换到上行链路及从上行链路切换到下行链路,特殊子帧用来从下行链路到上行链路的切换。

在TDD中有两种帧周期:一种时长5ms,另一种是10ms;它们分别在Subframe#1和Subframe#6处引入特殊子帧;而在5ms周期性子帧情况下每5ms半帧承载一个特殊子帧;而10ms周期性帧只有一个特殊子帧作为Subframe#1。

五、特殊子帧有三种分别为:DwPTS(下行链路导频时隙)、GP(保护周期)和UpPTS(上行链路导频时隙)并且所有这些都具有可配置的长度,而长度之和必须为1ms或14个OFDM符号;

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其中:

DwPTS被视为“正常”DL 子帧,并在配置了足够持续时间的情况下携带参考信号和控制信息以及数据。它还带有 PSS。

GP用于控制UL和DL传输之间切换。传输方向的切换对于UE和eNodeB来说都有较小的硬件延迟,需要GP进行补偿。GP 必须足够大,以覆盖 DL 干扰的传播延迟。它的长度决定了可支持的最大单元尺寸。

UpPTS主要用于从UE传输探测参考信号(SRS),主要用于RACH传输。           

六、为什么DL到UL需要保护期?这是因为来自多个UE的所有UL传输必须同时到达eNB接收商。而不需要从UL到DL切换的保护期,是因为eNB是唯一的发送实体。此外,定时提前可以作为UE从UL无缝过渡到DL的自然缓冲。至于为什么eNodeB不需要时间进行RX-TX或UL-DL切换,这是因为eNodeB的无线架构和处理能力允许它从RX-TX模式切换而没有任何延迟。

七、特殊子帧配置如何影响小区大小?在TDD中特殊子帧共有9种配置,每个子帧配置对于 DwPTS、GP 和 UpPTS 具有不同数量的OFDM符号。特殊子帧保护期影响小区的大小,它代表它可以补偿多少传播延迟。较长的保护期可以补偿更多的传播延迟,从而导致更长的单元尺寸。

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八、不同特殊子帧对小区大小计算让我们以特殊子帧(SSP)为例,它有10个OFDM符号作为保护周期。将这10个OFDM符号转换为等效时间 (10/14 )/1000=0.0007秒。RF信号以光速C=300000 Km/sec 播。

距离= 速度*时间=300000x0.0007=210Km 

>>> 请注意,这是往返距离

小区半径RTD=210/2=105Km,一半即~100Km。

考虑此表特殊子帧配置0提供约100Km半径的最大小区,而特殊子帧配置4和8具有约10Km的最小覆盖。

*注意保护周期并不单独决定小区大小,还有其他重要参数,如RACH格式、发射功率、接收灵敏度、目标小区吞吐量等对决定小区大小起着至关重要的作用;但在决定其他参数时需要考虑TDD特殊子帧的影响。

----4G(LTE)TDD网络中终端从下行(DL)时隙转换到上行(UL)时隙时需要保护时隙,而从上行(UL)时隙转换到下行(DL)时隙不需要,这是为什么?

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