[原创]浅谈“LTE TDD比FDD的覆盖小40%甚至80%(高通报告)"

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前一阵子高通公开了一个TD-LTE的PPT（见附件），里面第14页有一句话"FDD covers ~80% larger area (than TDD)"，在国内引起了不小的轰动。本帖本着实事求是的态度对该问题进行一些尽量客观的分析，希翼对某些对该话题有疑问的网友有所帮助。

1）高通的40%（甚至80%）的数值是怎么得到的？

高通14页slide的底部标准里有一段小字给出了提示:
"Assuming same transmit power and 2.6GHz. The main reason for~ 80% reduced coverage is that the uplink device power is used part of the time for TDD but continuously for FDD . Even a 1:1 UL/DL allocation means a duty cycle of ~40% in the uplink which contributes to a ~3dB reducedlink budget and ~40% reduced coverage area"

首先，FDD和TDD的发射功率一致，都基于2.6GHz且总带宽一致，例如TDD上下行20M，FDD 10+10M分别给上下行，因此这些前提条件是比较公平的。

其次，当TDD上下行子帧配比为1:1（实为2:2，还有一个特殊子帧只能做下行，这样上行只占2/5（~40%）的子帧），TDD上行有效带宽只有20Mx2/5=8M，而FDD上行有效带宽是10M。因此在一样的频谱效率和一致的环境和条件（如每小区用户数）下，TDD的上行吞吐量只有FDD的80%，为了补偿与FDD 20%的上行数据覆盖差异，在UE发射功率和带宽均确定的情况下，只能靠提高SINR（覆盖受限情况下忽略小区间干扰因此等效于SNR）进而提升MCS水平来补偿，而N又是固定的，因此需要减小TDD的link budget（减小覆盖范围）来达到提高S的目的。20%的吞吐量差距基本上对应着~3dB的SINR差距即3dB的link budget。利用2.6GHz的路损模型 pathloss=40*(1 - 0.004*17)*log10(0.001*_dDisM) - 18*log10(17) + 21*log10(RadioFrequency) + 80;其中dDisM是UE到基站的距离（单位m），而RadioFrequency=2.6GHz。考虑到LTE典型小区半径都是几百米的情况下，通过计算可以得到，3dB的link budget可以使得覆盖距离相差1.2倍左右，对应着覆盖面积相差1.4倍左右（pi*r*r）。以上就是高通的TDD上下行子帧配比为1:1覆盖比FDD小40%的详细过程。

再次，TDD 2:1 DL/UL allocation（实为DL:UL=3:1）的计算方法应该与上面的类似，不再赘述。需要注意的是，高通这里讲的都是上行数据的覆盖。

2）从该PPT看高通对TD-LTE的态度

第1）点分析出的TDD上下行子帧配比为1:1覆盖比FDD小40%的根源是TDD的上行有效带宽低，这也意味着TDD的下行有效带宽高（20Mx3/5=12M>FDD的10M，假设特殊子帧全部做下行），因此高通在第14页说到，TDD can provide more downlink capacity，同时FDD provides better coverage。更重要的是这句：Comparable end-user data rates as LTE FDD。
纵观整个PPT，高通对TD-LTE的态度显然是积极的，光从题目上也可见一斑（LTE TDD, The Global Solution for Unpaired Spectrum）。

3）TD-LTE的覆盖到底怎么样？

谈到覆盖，首先需要说明覆盖的标准是什么。是上下行控制信道的解调性能指标还是数据信道的最小吞吐量限制？以LTE为例，其能正常工作，首先PDCCH，PHICH，PUCCH等关键控制信道要能正常解调，然后才是上下行数据信道的最小吞吐量要求。仿真和分析都可证明，LTE TDD和FDD的PDCCH，PHICH，PUCCH，SS，PBCH等控制信道的覆盖基本相当。至于上下行数据信道，其与TDD的上下行子帧配比息息相关，前面分析的两种配比的TDD的上行吞吐量都不如FDD，但是下行吞吐量比FDD大；若认为上行数据覆盖是短板的话，DL：UL=1:3的TDD的上行覆盖面积可以比FDD好40%，但其下行吞吐量比FDD小。因此，综合来看，LTE TDD和FDD无论在控制信道还是数据信道上的覆盖性能基本相当。理论上，可以综合考虑上下行业务的比例和上下行的覆盖来决定使用哪种上下行配比的TDD。

值得注意的是，要达到的相同的性能，TDD的带宽是FDD上行带宽的两倍（20M vs 10M， or 40M vs 20M）,在上行每子帧调度用户数相同的情况下，每用户占用的频率TDD是FDD的两倍，但是UE功率一致，因此此时TDD的上行功率谱密度是FDD的50%。好在站间距几百m的时候大部分UE功率达不到最大发射功率，因此对性能的影响很小。


4）总结

从上面分析可以看出，高通的材料只是从上行用户速率的角度分析得出TDD和FDD在上行覆盖面积的差距，其整体态度显然是支撑TD-LTE的。因此，任何断章取义混淆视听的态度是不可取的。好的技术都会经得起事实和时间的检验。

附件：高通的PPT



[ 本帖最后由 analyze 于 2011-6-14 14:37 编辑 ]