淺談4G時代TDD與FDD混合組網的優勢

李 濤

(中國聯合網絡通信有限公司天津市分公司河北區分公司 天津 300142)

隨著工信部頒發4G經營牌照，通信行業又將進入到一個新的蓬勃發展期。根據 GSA(全球移動設備供應商協會)公布的最新數據顯示，截止 2013年底，有 499家運營商正在143個國家和地區投資 LTE。其中，448家運營商承諾在134個國家和地區部署LTE網絡，還有51家正在9個國家和地區試用、測試LTE，或進行研究。承諾的運營商中，有244家已經推出商用服務，較去年同期增長 78%。預計，到今年年底將有260張LTE網絡投入商用。隨著 TD-LTE在全球的快速發展，運營商同時運營TDD和FDD情況的不斷增多，實現兩種制式的融合成為大勢所趨。

1 4G網絡模式

4G就是第四代移動通信技術標準。LTE是英文 Long Term Evolution的縮寫，即長期演進技術；LTE標準是由TDD和FDD兩種不同的雙工模式組成。

TDD(Time Division Duplexing)即時分雙工，是在信號發射和接收時使用同一信道分時區進行上下行傳送，也就是上下行在同一頻段中按時間分配交叉進行。

FDD(Frequency Division Duplexing)即全雙工，是在信號發射和接收時上下行傳送分別使用不同信道同時進行。

2 技術特性

2.1 TDD技術特性

TDD模式中，發送和接收在同一頻率信道使用不同時隙，在信道中用時間進行分離發送和接收，確保上下行互不干擾。

圖1 TDD示意圖Fig.1 TDD System

TDD的發送和接收信號在同一頻率信道的不同時隙中進行，在進行不對稱數據傳送時，可以做到使用零碎的頻段資源，這樣就對有限的頻段資源實現了充分利用(見圖1)。

TDD系統上下行在同一信道中傳送，其傳送的一致性使之更加適合采用智能天線技術，可做到有效減少多徑干擾，提高通信的可靠性。同時使用了多個小功率線性放大器，大大降低了成本。

TDD系統采用時間分隔控制，可以靈活的設置上下行轉換時刻，更加適用于城市中心或人員密度大的區域的局部信號覆蓋，尤其適合上下行不對稱的互聯網業務。但這種轉換時刻的設置必須與相鄰基站協同進行，因此對網絡優化提出了較高的要求。

2.2 FDD技術特性

FDD模式的特點是上下行分別在2個對稱頻率信道上傳送，并在 2個鄰近信道之間有雙工間隔防止上下行之間產生干擾，由于彼此之間頻率間隔 190,MHz，因此占用了較多的頻段資源。

圖2 FDD示意圖Tab.2 FDD System

FDD采用包交換技術，能充分利用上下行頻段，增加系統容量(見圖 2)。但 TDD 模式在非對稱的分組交換中，頻段的利用率則大大降低。由于 FDD采用全雙工技術，在傳送以語音為代表的對稱業務時能夠充分利用頻段，而在進行以互聯網為代表的非對稱業務時，頻段的利用率則大大降低。FDD系統可以有效消除基站之間鄰近小區的互相干擾，其抗干擾性能在一定程度上好于 TDD系統。由于 FDD系統采用的是連續控制系統，適應于大區制的國家和國際間覆蓋漫游，適合于對稱業務，如話音、交互式適時數據等。

3 TDD與FDD混合組網目的

混合組網，簡單說就是建設2個LTE網絡，1個是TDD，1個是 FDD，并通過統一的平臺，實現對 2個網絡同時管理。TDD與FDD這2個LTE的分支標準各有所長，但兩者間基礎技術極為相似，僅在業務實現上有一定的技術區別，完全可以看作1個系統。因此，國際上有了將TDD與FDD混合組網的模式，發揮兩者各自長處，TDD用于熱點區域覆蓋，FDD用于廣域覆蓋。

在中國把2.6,G整個190,M頻段較大的帶寬直接分配給了 TDD，所以 TDD的資源非常豐富。但能夠供給 FDD使用的資源很有限，于是在 1.8,G和 2.1,G頻段上各分配了2×30,M。由于目前在該頻段上擁有眾多的2,G、3,G用戶，還需使用相當長的時間來轉網，勢必使本不寬裕的 FDD資源更加緊張。因此，TDD的充分資源必將得到最大限度的有效利用，確保用戶上網體驗效果。這樣 TDD與 FDD的混合組網必將成為現實。

為了做好混合組網，大致需要 3個階段來實施：①快速部署階段，在重點城市開展 LTE業務，共用 2,G、3,G站址。FDD由于覆蓋好，主要用在郊區做廣覆蓋：TDD在密集城區，熱點業務層的宏覆蓋。②容量覆蓋并重階段，根據業務發展優化FDD網絡，在城市中心、盲點和熱點地區，用 TDD來實現盲點和熱點覆蓋。③精品網深度優化階段，要把混合組網做深，需要利用更多的新技術，如載波聚合、CAMP、MRO等。

4 混合組網共享資源

4.1 共享網絡結構

若實現TDD和FDD混合組網，首先需要構建1個統一的網絡結構(見圖3)。從結構上需要做到核心網EPC共享、基帶單元共享、時鐘共享、傳輸共享、網絡資源共享、網管共享等。

圖3 TDD和FDD混合組網Fig.3 Hybrid network of TDD and FDD

4.1.1 核心網共享

由于 E-UTRAN接入端對核心網是透明的，S1的接口又完全一致，因此共享核心網較容易。但需解決好TDD和 FDD之間頻段切換和系統內部切換問題。

4.1.2 基帶單元共享

采用共用硬件平臺技術并通過軟件進行重新配置，使BBU的1個主控板同時支持TDD和FDD系統。

4.1.3 時鐘共享

采用多種時鐘同步技術，使 TDD和 FDD兩種系統同時能夠支持GPS、IEEE 1588,v2、北斗等。

4.1.4 傳輸共享

可以最大化利用既有的 2,G、3,G 傳輸網資源，但需依據TDD和FDD特性合理分配傳輸資源。

4.1.5 網絡資源共享

由于是混合組網，TDD和FDD的頻段資源需做到綜合使用，可以將 2個系統的頻段資源當作 1個資源池對用戶按需分配。

4.1.6 網管共享

在同一網絡維護平臺上搭建能供同時支持 2,G、3,G及TDD和 FDD系統的網絡管理系統、網絡優化系統、網絡監控系統。

4.2 充分利用頻段資源

在TDD和FDD混合組網中，由于頻段和技術特性不同，2個系統網絡不能同時覆蓋。為了確保用戶體驗的流暢性，需要做到兩網間的完美互操作。

4.2.1 解決頻段空閑

由于頻段和技術特性不同，FDD必將承擔起連續組網覆蓋的作用；TDD作為 FDD覆蓋容量的擴展補充解決話務量高、易擁塞區域資源不足等問題。

4.2.2 頻段高效連接

可以根據業務類型不同在特定的TDD或FDD網絡上承載不同的數據業務；當 TDD或FDD網絡負荷較高時，可以通過負荷均衡策略實現兩網間的互相切換(見圖4)。

圖4 TDD和FDD移動性管理策略Fig.4 Mobility management strategy for TDD and FDD

4.2.3 TDD和FDD移動性管理策略

通過小區偏移度、載頻偏移度對 TDD和 FDD信號質量進行評估，且相鄰小區間綜合考慮優先選擇覆蓋好的小區進行切換。即優先選擇同頻段相鄰小區作為切換目標小區，其次選擇異頻非同覆蓋相鄰小區作為切換目標小區，最后選擇異頻同覆蓋相鄰小區作為切換目標小區(見圖5)。

圖5 TDD和FDD負荷均衡策略Fig.5 Load balancing strategy for TDD and FDD

4.2.4 TDD和FDD負荷均衡策略

首先通過X2接口交互TDD和FDD相鄰小區的負荷信息，再通過負荷均衡模塊統一進行判斷分析，在 TDD和 FDD相鄰小區中選擇出最適合小區，作為負荷均衡的目標小區，實現相鄰基站間的負荷均衡。

隨著 3家運營商 4,G LTE網絡建設的逐步推進，依據各自 TDD和 FDD混合組網方案的日趨完善，將更有利于促進通信行業的健康發展與 4,G LTE網絡的良性成長，給用戶帶來更加良好的體驗享受。■

［1］ 胡春靜，王文博.第3代移動通信中TOD和FOD共存的干擾分析[J]. 電聲技術，2002(7)：62-66.

［2］ 焦慧穎.FOD 和 TDD 聯合運營的標準化進展[J]. 現代電信科技，2014(4)：10-14.

［3］ 李偉.淺談無線移動通信LTD TDD與LTE FDD技術簡介和比較[J]. 2014(18)：38-39.