頻分雙工

頻分雙工是指上行鏈路和下行鏈路的傳輸分別在不同的頻率上進行。

基本介紹

• 中文名：頻分雙工
• 外文名：Frequency Division Duplex

模式簡介

在頻分雙工模式中，上行鏈路和下行鏈路的傳輸分別在不同的頻率上進行。其原理如下圖所示。f1和f2分別為正在進行業務傳輸的某一移動台的傳送頻率和接收頻率。

圖1 FDD原理

在第一、二代蜂窩系統中，基本都是採用FDD技術來實現雙工傳輸的。特別是在第一代蜂窩系統中，由於傳輸的是連續的基帶信號，必須用不同的頻率來提供雙工的上下行鏈路信道。在第一代蜂窩系統中傳輸連續信息採用FDD技術時，收發兩端都必須有產生不同載波頻率的頻率合成器，在接收端還必須有一個防止發射信號泄漏到接收機的雙工濾波器。另外，為了便於雙工器的製作，收發載波頻率之間要有一定的頻率間隔。在第二代的GSM、IS-136和IS-95等系統中，也採用了FDD技術。在這些系統中，由於信息是以時隙方式進行傳輸的，收發可以在不同的時隙中進行，移動台或基站的發射信號不會對本接收機產生干擾。所以，儘管採用的FDD技術，也不需要昂貴的雙工濾波器。

FDD模式的特點是在分離(上下行頻率間隔190MHz)的兩個對稱頻率信道上，系統進行接收和傳送，用保護頻段來分離接收和傳送信道。

採用包交換等技術，可突破二代發展的瓶頸，實現高速數據業務，並可提高頻譜利用率，增加系統容量。但FDD必須採用成對的頻率，即在每2x5MHz的頻寬內提供第三代業務。該方式在支持對稱業務時，能充分利用上下行的頻譜，但在非對稱的分組交換(網際網路)工作時，頻譜利用率則大大降低(由於低上行負載，造成頻譜利用率降低約40%)，在這點上，TDD模式有著FDD無法比擬的優勢。

時分雙工與頻分雙工之對比

頻分雙工(FDD),也稱為全雙工,操作時需要兩個獨立的信道。一個信道用來向下傳送信息,另一個信道用來向上傳送信息。兩個信道之間存在一個保護頻段,以防止鄰近的發射機和接收機之間產生相互干擾。

時分雙工(TDD),也稱為半雙工,只需要一個信道。無論向下還是向上傳送信息都採用這同一個信道。因為發射機和接收機不會同時操作,它們之間不可能產生干擾。

為了全面對比這兩種雙工方式,必須提供每種方式的下列屬性：

頻段位置及時分/FDD方式的合適性

頻譜效率及業務非對稱性反應時間

射頻規劃及干擾,包括自干擾和共存干擾

系統的相對複雜度(代價差異)

前兩項是選擇TDD而非FDD方式的主要因素,後三項是FDD方式支持者提出的採用TDD方式時必須克服的缺點。

頻率分配及FDD或TDD的適宜性

在固定無線接入系統的頻率分配及發放執照的工作中,大部分國家都採用了較適宜於FDD方案的初始頻率分配。因為這些頻率分配方案都具有間隔很寬的信道,或者很寬的連續頻段,因此在採用FDD方案時,能夠保證充分的傳送-接收頻率間隔,從而克服了FDD收發信機中必須將傳送信號和接收信號隔離開來的困難。

但是,並非所有的點到多點系統中的頻率分配方案都適宜於FDD。例如,為了有效利用LMDS的B段頻譜,必須滿足傳送-接收間隔約為225MHz的要求。這對於工作於31GHz的FDD無線電是一個非常大的挑戰。近年來,越來越多的頻率分配方案已經不再採用傳統的成對信道分配方法了,因此為採用TDD方案產生了巨大的促進作用。

系統的相對複雜度

一般認為,TDD微波無線系統比FDD微波無線系統簡單。因為系統複雜度直接決定了系統成本,因此TDD系統成本較低。在FDD系統中,造成系統具有較大複雜度和較高成本的一個主要部件是雙工器。雙工器必須防止高功率的傳送信號干擾十分敏感的接收機前端。若傳送功率為+20dBm,接收機QPSK門限為-80dBm(假定噪聲功率約為-90dBm),必須將間隔設計成大於110dB。在微波和毫米波段,當頻譜分配要求傳送機和接收機之間具有較小的頻率間隔時,滿足這個設計目標將是一個十分具有挑戰性的難題。這些技術難題,再加上這些系統中濾波器的設計要求將大大增加FDD無線系統的複雜度和成本價。

TDD可以很容易地適應任何類型的頻率分配方案。由於TDD系統架構較簡單,當新的頻率分配方案出現時,很容易進行重新設計且需要代價較小

出處：6IC電子工程師