4G TD/FDD融合組網專題分析

張柳燕

（中國移動通信集團廣東有限公司惠州分公司，惠州 516003）

4G TD/FDD融合組網專題分析

張柳燕

（中國移動通信集團廣東有限公司惠州分公司，惠州 516003）

本文通過TD-LTE與LTE-FDD的技術對比分析，結合我國目前的網絡建設實況，對LTE-FDD與TD-LTE融合組網建設提出一些參考意見。

TD-LTE；LTE-FDD；融合組網

1 引言

LTE包括TD-LTE和LTE-FDD兩種制式,是第四代移動通信技術（4G）的標準,它通過OFDM與MIMO等關鍵技術,在3G通信技術基礎上提高空中接入技術。

2 FDD與TDD介紹

作為4G的技術標準,TDD與FDD內部協議基本相同,協議棧只有物理層的5%不同。

2.1 雙工方式

TDD與FDD在制式技術上最顯著的區別在于, TDD制式采用“時分雙工”方式,而FDD采用“頻分雙工”方式。“時分雙工”方式,即上下行工作在相同的頻段,利用時間來分割接收和發送信道,時間資源在上下行兩個方向上進行分配。簡言之, TDD是在同一頻段上,一個時段進,一個時段出,其速度越快衰落變化頻率就越高,衰落深度就越深,所以當移動速度太快時,容易發生網絡堵車。而“頻分雙工”方式利用頻率來分割信息接收和發送信道,中間存在一個保護頻段,以避免鄰近的發射機和接收機相互干擾。簡言之,FDD是雙向通道,是兩個頻段,該模式特點就是在分離的兩個對稱頻率信道上分離實現信息接收和發送。因此,原則上FDD模式傳輸能力更強,速度更快。但是,由于

FDD模式是上下行在不同頻段內同時進行,對頻譜資源要求更高,所以現在最大的問題就是頻譜資源有限問題。由于TDD模式支持非對稱的上下時隙配置,可將更多帶寬分配給下行,所以其頻譜資源利用效率更充分,在頻譜資源如此緊張的形勢下具有很大優勢。

2.2 幀結構

TDD與FDD是兩種不同的雙工方式,直接影響空中接口無線幀結構,3GPP協議針對TDD與FDD兩種制式分別定義了兩種不同的幀結構。FDD幀結構為Type1,TDD幀結構是Type2,FDD每幀包含10個子幀,每個子幀有2個時隙,每個時隙長為0.5ms,無線總幀長為10ms。由此可見,FDD只有1∶1一種子幀配比,頻譜使用效率較低。TDD無線幀長也是10ms,包括兩個5ms的半幀,每4個數據子幀和一個特殊子幀組成一個半幀,一個特殊子幀又分為三個時隙,分別是：上行導頻時隙、下行導頻時隙與保護時隙。TDD幀結構中特殊時隙的存在,滿足了非對稱信號傳輸要求上下行配比可以靈活調整以適應不同需求。因此,與FDD幀結構的固定上下行配比相比,TDD能夠最大限度增大頻譜效率來更好適應目前頻譜資源短缺的現狀。

2.3 容量對比

LTE網絡中,重要的容量性能指標一般包括用

戶平均吞吐量/頻譜效率、小區平均吞吐量/頻譜效率、小區邊緣用戶吞吐量/頻譜效率、可承載VoIP用戶數、同時在線用戶數、同時調度用戶數等指標。在實際LTE網絡中,同時在線用戶數、同時調度用戶數主要是由設備處理能力決定的,目前主要廠家對TDD與FDD兩種制式支撐能力差異較小,因此,兩種制式同時在線用戶數、同時調度用戶數等指標接近；由于TDD單載波最大帶寬只有FDD單載波的一半,因此,單載波最大理論峰值速率相對較低。盡管如此,由于TDD支持非對稱的時隙配比,調整更加靈活,可以將更多頻譜分配給下行,使得TDD總頻譜效率優于FDD。

2.4 覆蓋對比

根據目前TDD與FDD實際分配的頻段,當FDD采用2.1GHz頻段時,其覆蓋能力優于TDD 40%左右。由于TDD與FDD技術及性能上的差別,運營商在融合組網時,必須合理定位FDD與TDD兩種制式網絡,能夠以最小投資滿足用戶和業務的網絡需求,實現頻譜資源使用效率最大化,企業利益最大化。根據我國目前LTE網絡制式發展現狀,TDD主要工作于2GHz及其以上頻段,而FDD主要工作在1.8GHz頻段。因此,從長遠發展來看,在人口密度大、數據需求量大的熱點區域（比如市區）,FDD網絡的建設完善能夠有效利用其覆蓋能力強、傳輸速度快的特點,使頻譜資源使用效率最大化,很大程度上提高數據承載能力。因此,城區、市區等相對繁華的熱點區域解決覆蓋率問題主要需要通過FDD完善；相對應的,在農村、郊區、道路等人口密度較低、數據需求量較小、區域較廣的特點,TDD網絡制式可以充分利用其頻譜調整靈活,利用率最高等優勢。

3 FDD與TDD融合組網

3.1 站址規劃

站址選擇首先要考慮TDD與FDD兩種制式的網絡定位和覆蓋率問題。根據兩種網絡制式的特性,FDD網絡制式主要是完成網絡的全覆蓋,TDD網絡制式則主要以擴大容量為重點。由于LTE采用同頻組網模式,當存在相同數目的重疊覆蓋區時, LTE網絡整體性能將降低10%～15%。所以,需要在重疊覆蓋區去除現網中過近或過高的站點,與此同時,在缺少LTE網絡覆蓋的地方要增設站點,以完善LTE網絡覆蓋率。目前,中國移動TDD網絡建設已經基本完成,在TDD與FDD融合組網中,可以優先選用現有的TDD站址資源,再根據FDD網絡結構要求,結合LTE網絡仿真及網絡優化測試結果,對具體站點進行整改。通過對原有天線掛高、下傾角以及方向角的調整,實現FDD網絡結構最優化。總之,在中國未來的4G網絡規劃中,大范圍、廣覆蓋的4G網絡使用FDD制式,同時在人口密集的地方需要TDD制式來擴大容量,吸收多余的話務量。

3.2 主設備建設方案

各大電信運營商現有站址資源基礎上規劃FDD時,除了需要增設少量站點外,大部分站點可以通過對TDD原有基站升級來完成組網融合。根據3GPP協議規定,FDD制式的頻譜分配主要集中于2.6GHz,700/800MHz,1700/1800MHz；TDD主要分配在2.6G/2.3G/2.5GHz。據國際廣泛組網融合經驗和我國基礎情況,1.8GHz將成為未來FDD網絡主流頻段,2.1GHz頻譜將成為FDD網絡的輔助。在目前中國電信與中國聯通的FDD制式試驗網頻段來看,基本是符合的。另外,根據中國移動現有的GSM網絡制式以及TDD網絡制式無線設備的特性,在利用現有GSM網絡或者TDD網絡制式升級建設成FDD制式時,需要根據具體情況增設主控單位、傳輸單元、基帶板件、射頻模塊等。其次,天線系統的設計上,不同的天線技術互為補充,應當根據實際信道的變化靈活運用。

4 結束語

TDD與FDD融合組網戰略勢在必行,我國三大電信運營商能否優化融合組網,將成為他們進一步占有電信市場的關鍵。

[1]黃海峰．中國進入TDD/FDD融合組網時期 規模部署挑戰重重[J]．通信世界,2013,29:25-26

[2]常洪濤．LTE_TDD與LTE_FDD融合組網分析[J]．廣東通信技術,2013, 09: 58-61

[3]王倫鎖．TD-LTE與LTE FDD融合組網策略[J]．電信科學,2016,01:188-192

[4]王祖陽．中國移動LTE TDD/FDD融合組網相關問題[J]．電信科學, 2015,S1:23-26

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.12.016

TN929.53

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1672-7274（2016）12-0056-02