双工(Duplex)是一种在单一通讯信道上完成双向通讯的进程,包含两种类型,别离为半双工和全双工。
在半双工体系中,通讯两边运用单一的同享信道轮番发送数据。双向播送就选用了这种方法。在一方发送数据时,另一方只能收听。数据发送方一般会宣布“Over”的信号,标明本方数据发送完毕,对方能够开端发送数据。在实践网络中,两台计算机能够运用一根通讯电缆来轮番收发数据。
全双工则是指一起的双向通讯。通讯两边能够在同一时刻收发数据。固定电话和手机的通讯选用了这种方法。另一些类型的网络也支撑数据收发一起进行。这是一种更有用的双工技能,但相对于半双工更杂乱、本钱更高。全双工技能又分为两种:时分双工(TDD)和频分双工(FDD)。
双工技能—频分双工(FDD)
FDD要求体系具有两个独立通讯信道。在网络中将有两根通讯电缆。全双工以太网运用CAT5的双绞线来完成数据的一起收发。
移动通讯体系则需求两个不同的频段或信道。两个信道之间需求有满足的间隔来保证收发不会彼此搅扰。这样的体系有必要对信号进行滤波或屏蔽,才干保证信号发送机不会影响附近的接纳机。
在手机中,发送机和接纳机在十分近的间隔下一起作业。接纳机有必要尽或许多地过滤发送机宣布的信号。频谱别离的状况越好,滤波器功率就越高。
FDD一般需求更多的频谱资源,一般状况下是TDD的两倍。此外,对发送和接纳信道有必要进行恰当的频谱别离。这种所谓的“安全频段”将无法运用,因而带来了糟蹋。考虑到频谱资源的稀缺性和贵重本钱,这是FDD的一大缺陷。
不过,FDD在移动通讯体系中被广泛运用,例如已被很多布置的GSM网络。在一些体系中,869MHz至894MHz的25MHz带宽频谱被用于基站至手机的下行通讯,而824MHz至849MHz的25MHz带宽频谱被用于手机至基站的上行通讯。
FDD的另一个缺陷在于,很难运用多输入多输出(MIMO)天线技能和波束成形技能。这些技能是当时4G LTE网络的中心,能大幅进步数据传输速率。单一天线一般很难有满足带宽去掩盖FDD运用的悉数频率,这也需求更杂乱的动态调整电路。
FDD体系也能够运用单根电缆来完成。在这种状况下,收发信道别离运用不同的频段。有线电视体系便是如此。相同的,在这种体系中也需求滤波器来别离信道。
双工技能—时分双工(TDD)
TDD体系运用单一频率来进行收发。经过分配不同的时隙,TDD体系能够运用单一频段来进行收发操作。TDD体系中发送的信息,无论是语音、视频仍是计算机数据,都是串行的二进制数据。每个时隙的长度或许为1字节,一起能够将多个字节拼装在一起成帧。
因为数据传输速率很快,因而通讯两边很难分辩数据传输是间歇性的。因而,与其运用“一起”一词来描绘这种传输,“并发”一词或许更适宜。例如,在将数字语音转换为模仿格局的进程中,没有人会以为这一进程不是全双工。
在某些TDD体系中,上行和下行能够分配持平的时隙。不过,体系实践上并不要求进行这样的对称分配,在某些状况下体系能够是上下行不对称的。
例如,在互联网接入的运用中,数据下载时刻一般远大于上传时刻,因而能够给数据上传分配较少的时隙。一些TDD体系支撑动态带宽分配,其间的时隙数量能够按需分配。
TDD的真实优势在于,体系只需运用频谱的一个信道。此外,没有必要糟蹋频谱资源设置“安全频段”,或采纳信道阻隔办法。不过TDD的首要问题在于,体系在发送机和接纳机两头需求十分准确的时刻同步,以保证时隙不会堆叠,发生彼此影响。
一般状况下,TDD体系中的时刻是由原子钟和GPS体系来完成同步的。在不一起隙之间还需求设置“安全时刻”,以避免时隙堆叠。这一时刻一般相当于从发送到接纳整个进程的环回时刻,以及在整个通讯链路上的时延。
双工技能—运用事例
现在,大部分手机体系都选用FDD技能。4G LTE技能开始也挑选了FDD,而有线电视体系则彻底根据FDD。
不过,大部分无线数据传输体系都选用TDD技能。WiMax和WiFi均为TDD技能,蓝牙和ZigBee等体系也是相同。无绳电话相同运用TDD。而因为频谱的稀缺性和较高的本钱,TDD也被运用在一些移动通讯体系中,例如我国的TD-SCDMA和TD-LTE。假如呈现频谱严重的现象,其他国家或许也会布置TD-LTE网络。
定论
全体来看,TDD或许是更好的挑选,但FDD现在得到了更广泛的运用。这首要是因为频谱分配的前史原因,以及FDD技能呈现得更早。现在来看,FDD仍将在移动通讯体系中占有主导地位。不过,跟着频谱资源越来越严重,本钱越来越高,在频谱的重新分配中,TDD估计将取得更多的运用。