TD-LTE（Time Division Long-Term Evolution），即时分长期演进，是LTE（4G）技术的一种双工模式，它与我们更常听说的FDD-LTE（Frequency Division Duplexing）是并列的两种LTE标准。
什么是TD-LTE？核心概念
TD-LTE的全称是：分时长期演进
它的核心在于 “TDD”，即 时分双工。
TDD vs FDD：核心区别
要理解TD-LTE，最好的方式是将其与FDD-LTE进行对比。
| 特性 | TD-LTE (TDD) | FDD-LTE (FDD) |
|---|---|---|
| 双工模式 | 时分双工 | 频分双工 |
| 工作原理 | 上下行数据在 同一个频段上，通过时间来区分，在一个时间周期内，一部分时间用于下行（基站到手机），另一部分时间用于上行（手机到基站）。 | 上下行数据在 两个独立的、对称的频段上，同时进行，一个频段专门用于下行，另一个专门用于上行。 |
| 频谱资源 | 非对称频谱，上下行共享同一个频段，可以灵活分配上下行时隙比例，适合互联网业务（下行流量远大于上行）。 | 对称频谱，需要成对的频率，上下行带宽固定对称，适合传统电话业务。 |
| 时隙结构 | 特殊子帧，除了常规的上下行时隙外，还包含 DwPTS（下行导频时隙）、GP（保护间隔）、UpPTS（上行导频时隙）。 | 常规子帧，只有上行和下行子帧，结构相对简单。 |
| 全球部署 | 主要由中国、印度、日本等部分国家采用。 | 全球最主流的4G标准，覆盖范围最广。 |
| 典型应用 | 中国移动的4G网络。 | 中国联通、中国电信的4G网络，以及全球绝大多数国家的4G网络。 |
一个生动的比喻：
- FDD-LTE 就像一条双向八车道的高速公路，有四条车道专门从A到B（下行），另外四条专门从B到A（上行），同时运行，互不干扰。
- TD-LTE 就像一条双向单车道的乡间小路，所有车辆（上下行数据）都走同一条路，但交通警察（基站）会指挥：这一分钟所有车都从A到B（下行时隙），下一分钟所有车都从B到A（上行时隙），如此循环往复。
TD-LTE的技术特点与优势
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频谱利用率高，成本低
- TDD模式不需要成对的频谱,对日益紧张的频谱资源是一种高效利用，尤其是在2.3GHz、2.6GHz等高频段，TDD模式更具优势。
- 运营商无需购买两块对称的频谱,降低了频谱获取成本。
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上下行带宽分配灵活
- 这是TD-LTE最核心的优势，由于上下行共享频谱，运营商可以根据实际业务需求（如视频下载、直播等下行流量大的场景），动态调整上下行时隙的比例。
- 常见的配比有 2:2, 3:1, 1:3 等，甚至可以更灵活，如2:1.5，这种灵活性完美匹配了移动互联网时代不对称的业务模型。
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便于新频段（如高频段）的部署
高频段（如毫米波）覆盖范围小，信号穿透能力差，TDD模式在这种频段下，因为上下行在时间上分离，可以更好地处理高频信号传播延迟问题，简化了系统设计。
（图片来源网络，侵删） -
与TD-SCDMA的平滑演进
TD-LTE是由3GPP的TD-SCDMA（3G标准）技术演进而来的，两者在核心网、射频、天线等方面有较好的继承性，便于现有TD-SCDMA网络的升级改造。
TD-LTE的关键技术与标准细节
TD-LTE的标准化工作由 3GPP（第三代合作伙伴计划） 完成，其技术规范包含在3GPP的 Release 8 及后续版本中。
帧结构
TD-LTE的无线帧结构是其技术核心。
- 无线帧：长度为 10ms，包含 10个子帧。
- 子帧：长度为 1ms，包含 2个时隙。
- 时隙：长度为 5ms，包含 7个OFDM符号（常规循环前缀）。
特殊子帧： 这是TD-LTE的标志性结构，在10个子帧中，有1个子帧被配置为 “特殊子帧”，它不用于常规的数据传输，而是由三部分组成：
| 组成部分 | 英文缩写 | 持续时间 | 主要功能 |
|---|---|---|---|
| 下行导频时隙 | DwPTS | 1ms - 3个OFDM符号 | 传输下行同步信号和物理层广播信道，让手机快速找到并同步网络。 |
| 保护间隔 | GP | 1ms - 11个OFDM符号 | 关键作用，用于处理上下行切换时的时延，防止上行信号对下行信号的干扰。 |
| 上行导频时隙 | UpPTS | 1ms - 2个OFDM符号 | 传输上行同步信号，让基站能检测到手机的上行信号。 |
通过调整特殊子帧中这三部分的时间比例,可以实现上下行时隙的灵活配置。
多址技术
TD-LTE采用了先进的正交频分多址技术。
- OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)：将高速数据流分解到成百上千个低速的、正交的子载波上进行并行传输，这可以有效对抗频率选择性衰落，提高频谱效率和抗干扰能力。
- SC-FDMA (Single Carrier FDMA)：用于上行链路，它是OFDM的一种变种，具有单载波的低峰均比特性，可以降低手机终端的发射功率和成本，延长电池续航。
MIMO (多输入多输出)
TD-LTE支持先进的MIMO技术，通过在基站和终端配置多根天线，实现空间分集、空间复用等技术，成倍地提升系统容量和传输速率，TD-LTE的MIMO实现方式与FDD-LTE基本一致。
核心网
无论是TD-LTE还是FDD-LTE，它们都共享相同的核心网架构—— 演进的分组核心网，这包括：
- MME (移动性管理实体)：负责移动性管理和信令处理。
- S-GW (服务网关)：负责用户数据的路由和转发。
- P-GW (PDN网关)：负责与外部数据网络（如互联网）的连接。
- HSS (归属用户服务器)：存储用户签约信息。
这意味着,从核心网角度看，TD-LTE和FDD-LTE是统一的，用户在两种网络间可以实现无缝切换（取决于终端和网络支持）。
TD-LTE的部署与现状
- 主要运营商：中国移动是全球TD-LTE的最大推动者和部署者，其庞大的4G网络基本基于TD-LTE技术，日本软银、印度一些运营商也部署了TD-LTE网络。
- 频段：中国移动主要使用了 1880-1900 MHz (Band 39), 2320-2370 MHz (Band 40), 2575-2635 MHz (Band 41) 等频段。
- 现状：
- 随着5G（NR）的商用，TD-LTE作为4G网络的主力，正在与5G网络长期共存，为用户提供广覆盖的4G服务。
- TD-LTE技术本身也演进了 LTE-Advanced Pro (LTE-Pro) 和 LTE-Advanced，引入了载波聚合、多点协作传输等技术，进一步提升了性能。
- TD-LTE的演进路线最终通向了 5G NR（New Radio），5G NR同样采用了TDD技术，并且与LTE-TDD在空口设计上有很多共通之处，便于平滑演进。
| 方面 | |
|---|---|
| 本质 | LTE（4G）的一种TDD（时分双工）实现标准。 |
| 核心 | 上下行数据在同一频段、不同时间上传输。 |
| 最大优势 | 上下行带宽分配灵活，完美匹配移动互联网不对称的业务需求。 |
| 关键技术 | 特殊子帧（DwPTS, GP, UpPTS）、OFDM/SC-FDMA |
