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在4G LTE时代，TDD技术由于其信号覆盖范围不如FDD技术，因此发展情况不如FDD。但是在5G时代，基站（主要是小基站）的密度提高，因此频谱灵活性（spectrum flexbility）被认为比信号覆盖范围更重要，使得TDD成为更受青睐的技术。与FDD相比，TDD更加灵活，更能够满足具有流量突发特性的业务的需求，也更能支撑新的通信连接方式，比如无线回传（wireless backhaul）和D2D。
为了及时给5G业务提供高数据吞吐量和高数据速率，5G空口必须显著地降低时延，这意味着在时间域更短的数据块，和频率域更宽的数据块——时间域更短的数据库带来更小的时延，频率域更宽的数据库带来更高的数据吞吐和数据速率。根据5G标准协议，1个子帧中可以容纳更多的OFDM符号；由于子帧仍然为1ms，因此每个OFDM符号在时间域的时长缩小了，这就实现了“时间域更短的数据块”。由于引入了多种numerology，子载波带宽可以扩大到240KHz，这就实现了“频率域更宽的数据块”。
低时延不仅能够支撑高数据速率，还是提高能效和电池续航时间的关键因素。低时延体现在UE在睡眠态和激活态之间的快速切换、在激活态迅速进入高速数据传送的能力。这些能力结合UE在睡眠态的低功率消耗，能够让一小块电池支撑UE工作多年时间。这在mMTC场景下是特别有用的。在空口层面，在时间域更快地传送控制信息和用户信息的需要，也要求链路的上下行状态能够迅速切换，并且缩短TTI（transmission time interval）的时长。
TDD LTE的空口时延受制于其物理层帧结构：1个TDD LTE 10ms无线帧中，最多只允许发生2次UL/DL切换。这就是制约空口时延的物理因素。显然，这样的帧结构无法实现5G的物理层时延目标；为了后向兼容，而对TDD LTE无线帧进行修修补补，也无法明显地减少时延。5G需要一个崭新的基于TDD和基于OFDM的无线帧结构。
基于TDD的空口中，UE发起的会话至少需要经历4个TDD处理环节：1，UL发出请求消息；2，DL发出资源分配消息；3，DL或者UL发送数据；4，DL/UL发送ACK/NACK。因此，整个处理流程的时延受限于UL和DL之间的切换速度，而后者又受限于UL/DL的切换周期。为了减少时延，需要引入灵活和快速的链路传输方向的切换方法，并且想方设法减少TDD DL/UL切换的GT（Guard times）。
小基站的高密度部署和高频率载波高带宽的使用，都是能够减少空口时延的促进因素。基站半径的减少降低了传播损耗，而时延扩展（delay spread）也被认为因使用高频率载波高带宽而减少。这些LA（localarea）场景特征，加上在5G其它基础技术的可预期的进步，比如更短的TDD链路方向的硬件切换时间，最终能够让为密集基站部署的TDD numerolody优化，比如相比LTE网络而言更短的CP（cyclic prefix）和更短的GP（guard period），成为可能。由于GP造成的信令开销显著减少，新的经过优化的5Gnumerology带来了更短的无线帧和更快速的链路方向切换。而且，持续时间更短的OFDM符号对应着更大的子载波间隔，这能够有效地对抗高频率载波引起的晶振相位噪声。这些技术特性能够进一步地被用于设计一个针对5G高密度部署场景的优化的物理层帧结构。在每个TDD帧，甚至每个TDD子帧中，可以实现双向的控制结构，容纳发送/接收调度信息（request/grant）和同步信令。如果UE的处理能力足够强，还可以在1个TDD子帧中同时接收DL数据和并在UL发送ACK/NACK消息。
对更频繁的链路方向切换和相应的更短的TDDGP时间的需要，要求TDD空中接口使用恰当的调制技术。从时延的角度考虑，在时间域集中化方面表现优异，从而能够显著减少时间方面的信令开销的空口波形是一个有利的选择。由于使用了CP，OFDM调制被公认为能很好地满足时间域集中化的需求。这是OFDM相对基于FBMC（filter-bank multi-carrier）的波形的一大优势；FBMC能够很好地实现频率域的集中化，但是在时间域却是被打散的。因此，包含了FBMC符号的无线帧的传输一定要加上前缀（pre-tail）和后缀（post-tail），导致了上下行链路切换之间的更长GP。这些前缀或者后缀可以缩短，但是代价是频谱增生（spectral re-growth）。经过权衡，最终的结论是，出于时延考虑，还是OFDM波形（以及相应的改进）更适合高密度部署场景的5G空口。
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发表于 2018-9-12 22:52:26