中國移動LTE TDD/FDD融合組網(wǎng)策略

翟英鴻　江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司工程師

李新　江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司高級工程師

胡劍飛　江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司工程師

中國移動LTE TDD/FDD融合組網(wǎng)策略

翟英鴻江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司工程師

李新江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司高級工程師

胡劍飛江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司工程師

中國移動LTE網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過四期建設(shè)，產(chǎn)業(yè)已成熟，LTE TDD/FDD融合網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為趨勢。本文從LTE TDD與FDD技術(shù)差異性分析入手，提出TF融合組網(wǎng)總體思路、方案、天饋建設(shè)以及引入策略及步驟。

LTE TDD/FDD融合；天饋；策略

1　引言

中國移動LTE網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過四期建設(shè)，產(chǎn)業(yè)已成熟，LTETDD/FDD融合網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為趨勢，通過“三步走”的演進路線，TF融合最終將走向“ONELTE”。

第一步：TDD/FDD基于覆蓋的切換，目標：保證業(yè)務(wù)連貫性。

第二步：TDD/FDD基于負載均衡的切換，目標：保證負載均衡，資源高效利用。

第三步：基于TD-LTE/LTEFDD高度融合的聯(lián)合傳輸，如CA、MSA、雙連接等技術(shù)。目標：單用戶可同時使用FDD/TDD。

TDD/FDD融合的前兩階段產(chǎn)業(yè)已基本成熟，可實現(xiàn)基于覆蓋、容量均衡的切換。后續(xù)在進一步融合為FDD/TDD聯(lián)合傳輸?shù)幕A(chǔ)上，向多連接多網(wǎng)協(xié)作演進。

2　LTE TDD與FDD技術(shù)異同及差異性分析

2.1LTE TDD與FDD技術(shù)異同

TD-LTE、FDD LTE關(guān)鍵技術(shù)與標準協(xié)議基本相同，TF協(xié)議棧只有物理層有5％不同，詳見表1、2。

2.2LTE TDD與FDD技術(shù)差異性

2.2.1覆蓋能力

●在相同發(fā)射帶寬內(nèi)TDD信號只有部分時隙發(fā)射，因此LTETDD的覆蓋能力相對于LTEFDD有天然的劣勢（鏈路預算約差3dB）。

表2　LTETDD與FDD技術(shù)不同點

●需要額外的代價來彌補與FDD的覆蓋差距：2倍的基站、采用8天線等。

2.2.2容量能力

●FDD與TDD的頻譜效率差異不大，相同帶寬占用條件下小區(qū)吞吐率相差不大。

●在單載波（相同帶寬）情形下，由于TDD上下行共享帶寬，導致TDD單小區(qū)容量和峰值吞吐率遠低于FDD。

●LTETDD的容量優(yōu)化，包括子幀配比、容量均衡等工作會更重要。

●TDD系統(tǒng)更需要載波聚合技術(shù)。

2.2.3峰值速率

在同樣的頻率帶寬下LTETDD的峰值吞吐率平均只為FDD的1/2。

2.2.4產(chǎn)品化進程

與FDD相比，TDD的產(chǎn)品化進度滯后約1年。

2.2.5產(chǎn)業(yè)鏈

由于在市場上的非主導地位，LTETDD的產(chǎn)業(yè)鏈不可避免地將弱于FDD。

2.2.6國際漫游

由于LTETDD僅在全球少數(shù)國家地區(qū)部署，因此在國際漫游上處于劣勢。

2.2.7頻譜利用率

LTETDD不要求成對頻譜，有利于頻譜資源的充分利用。

3　網(wǎng)絡(luò)定位

TDD/FDD關(guān)鍵技術(shù)及組網(wǎng)性能存在差異，TDD/ FDD融合組網(wǎng)應各有側(cè)重，采取不同的定位策略，發(fā)揮協(xié)同優(yōu)勢。

FDD定位：解決覆蓋為主，建設(shè)宏站，發(fā)展智能手機業(yè)務(wù)，完成移動接入。

TDD定位：解決容量為主，建設(shè)小站，發(fā)展無線數(shù)據(jù)寬帶業(yè)務(wù)，發(fā)展回傳功能。

●FDD和TDD共站址共天線。

●FDD和TDD負載均衡。

●FDD和TDD載波聚合提高用戶體驗。

●TDD做無線數(shù)據(jù)寬帶（USB卡）一定程度上平衡了FDD智能手機的發(fā)展。

●異頻小站（Small Cell），TDD通常為頻率比較高的帶寬，較適宜做小站。

●額外擁有的頻譜做基站回傳。

4　總體思路

國際上開展TDD/FDD融合組網(wǎng)的運營商，多為LTE FDD運營商，建設(shè)TD-LTE的目的是為了容量吸收。通過FDD/TDD互操作、負載均衡，實現(xiàn)LTE TDD 和FDD協(xié)調(diào)發(fā)展。

對于中國移動4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，TD-LTE在市區(qū)、縣城及發(fā)達鄉(xiāng)鎮(zhèn)等區(qū)域已基本實現(xiàn)良好覆蓋。

目前階段，可以在農(nóng)村，充分利用900和1800M頻譜資源，開展LTEFDD試點建設(shè)，解決寬帶接入問題。移動現(xiàn)有終端規(guī)范不包括FDD900，翻頻900M需提前做好規(guī)劃。所以，應大力發(fā)展FDD終端，使得移動終端支持現(xiàn)有頻段的同時支持FDD900。

隨著政策的放開，牌照的發(fā)放，F(xiàn)DD逐漸由農(nóng)村向城市覆蓋擴展，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上，可不區(qū)分LTETDD與FDD的具體制式，僅僅將其看作是多層網(wǎng)絡(luò)中的不同頻率，從而實現(xiàn)LTETDD與FDD融合發(fā)展。

5　總體方案

（1）核心網(wǎng)，與TD-LTE共用EPC。

（2）傳輸改造，使用PTN承載。FDD LTE與TD-LTE對傳輸?shù)囊笙嗤敼舱军c共BBU時，F(xiàn)DD LTE可共用TD-LTE現(xiàn)有傳輸。

（3）新建或升級現(xiàn)有GSM基站。

（4）使用CPE設(shè)備接入FDD網(wǎng)絡(luò)，通過CPE提供的Wi-Fi提供無線寬帶業(yè)務(wù)或者使用USBModem接入FDD網(wǎng)絡(luò)。

6　組網(wǎng)帶寬

LTE帶寬越大，頻譜效率越高。LTE1.4、3M帶寬與聯(lián)通U900M相比，完全沒有競爭力；LTE5M帶寬與U900M相比，可提供更優(yōu)的速率，尤其在農(nóng)村，與電信寬帶、聯(lián)通U900M相比，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)競爭力明顯提升。

1.4M/3M帶寬過小，無法兼顧VoLTE語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)均衡、組網(wǎng)干擾等方面明顯不足。

5M帶寬是LTEFDD組網(wǎng)最低要求，可實現(xiàn)農(nóng)村數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有效競爭，因此在LTEFDD建設(shè)時，可以根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)頻率使用情況，采用5或10M進行組網(wǎng)建設(shè)。

后期條件具備時，可引入LTE10M帶寬，對于農(nóng)村無線寬帶接入和城區(qū)室內(nèi)場景數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)性能提升優(yōu)勢明顯。

7　天饋建設(shè)

FDD融合組網(wǎng)，天饋建設(shè)方案主要有4種，不同天饋建設(shè)方案，各有優(yōu)缺點，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，應根據(jù)實際情況靈活采用（見表3）。

8　互操作策略

表3　天饋建設(shè)方案

國際和國內(nèi)，相關(guān)運營商和廠商已經(jīng)開展了大量LTETDD與FDD互操作測試，結(jié)果表明，LTETDD與FDD可以實現(xiàn)良好的互操作。

表4為國內(nèi)某廠商在中國電信TD-LTE混合組網(wǎng)中進行的FDD與TDD之間的切換控制面時延測試的結(jié)果。

LTETDD與FDD網(wǎng)間互操作策略如下：

（1）重選/重定向/切換

●重選/重定向：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級（頻段、制式）、信號強度等參數(shù)選擇合適駐留小區(qū)，例如數(shù)據(jù)熱點城區(qū)駐留策略為：2.6GTDD>1.9GTDD>1.8GFDD。

表4　切換控制面測試結(jié)果

●切換：可根據(jù)覆蓋能力、網(wǎng)絡(luò)負荷、終端能力、業(yè)務(wù)影響確定相應策略，例如可優(yōu)先考慮TDD或FDD同制式內(nèi)異頻切換，再次考慮跨制式切換。

（2）負載均衡、載波聚合

負載均衡從兩個方面考慮，首先是負荷評估、用戶選擇、業(yè)務(wù)遷移，其次是優(yōu)選選擇從全覆蓋頻段向補熱頻段遷移。

FDD/TDD載波聚合，將TDD/FDD不同頻點間的異頻切換轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆陷d波內(nèi)部的頻率選擇調(diào)度，真正將兩張網(wǎng)變?yōu)橐粡埦W(wǎng)，提升了UE峰值速率，提升了頻譜利用率，增強了網(wǎng)絡(luò)調(diào)整靈活性。

9　LTE FDD引入策略及步驟

9.1FDD/TDD融合組網(wǎng)建議——獲取牌照前

獲取FDD牌照前，全力打造TDD精品網(wǎng)，為FDD做提前儲備。獲牌后根據(jù)4G覆蓋、終端等情況決定如何部署FDD900/1800。同時，以推動LTEFDD產(chǎn)業(yè)支持及進行相關(guān)試點為主，為中遠期規(guī)模商用LTEFDD打下堅實基礎(chǔ)。

（1）獲取牌照前網(wǎng)絡(luò)狀況

●頻譜：農(nóng)村GSM可釋放頻譜資源較多（5～10M），城區(qū)較少（3～5MHz）。

●網(wǎng)絡(luò)：城區(qū)TD-LTE室外覆蓋較好，室內(nèi)深度覆蓋不足；縣城TD-LTE已覆蓋，村落無覆蓋。

●業(yè)務(wù)：以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，2015年底商用VoLTE語音業(yè)務(wù)。

●終端：支持LTEB3（FDD1800）頻段，不支持B8 （FDD900）頻段；支持VoLTE終端滲透率較低。

（2）近期推動工作

●推動支持LTEFDD900終端成熟。

●推動LTEFDD網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成熟。

●進行GSM話務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)遷移可行性與可翻頻帶寬研究，對GSM現(xiàn)網(wǎng)頻率進行清理，騰出足夠帶寬，制定FDD翻頻后GSM質(zhì)量/容量保障方案。

●進行FDD900/1800建設(shè)方案研究、組網(wǎng)性能評估以及VoLTE覆蓋、容量研究，摸索相關(guān)規(guī)律。

9.2FDD/TDD融合組網(wǎng)建議——獲取牌照后初期

城區(qū)900連續(xù)覆蓋，作為4G覆蓋基礎(chǔ)網(wǎng)，農(nóng)村作為廣覆蓋解決方案，做到同2G同覆蓋。

（1）獲取牌照后初期網(wǎng)絡(luò)狀況

●頻譜：隨著G網(wǎng)用戶向LTE網(wǎng)絡(luò)演進，G網(wǎng)可釋放更多頻譜資源。

●網(wǎng)絡(luò)：TD-LTE城區(qū)室外連續(xù)覆蓋，室內(nèi)深度覆蓋能力較差；農(nóng)村TD-LTE重點區(qū)域室外連續(xù)覆蓋。

●業(yè)務(wù)：數(shù)據(jù)和VoLTE已成熟商用。

●終端：城區(qū)VoLTE終端滲透率不斷提高，農(nóng)村4G終端滲透率不斷提高；4G終端對LTEB8（FDD900）支持情況較好。

（2）LTEFDD城區(qū)策略

●頻譜策略：G900頻譜可釋放5MHz；G1800頻譜可釋放10MHz。

●覆蓋策略：FDD900城區(qū)達到同2G同覆蓋；FDD1800視TD-LTE容量考慮是否引入，引入主要為國外漫入熱點區(qū)域覆蓋及室分系統(tǒng)。

●業(yè)務(wù)策略：FDD900以承載VoLTE為主，承載數(shù)據(jù)為輔；FDD1800同時承載VoLTE和數(shù)據(jù)。

●融合策略：TDD與FDD基于覆蓋的互操作。

（3）LTEFDD農(nóng)村策略

●頻譜策略：G900頻譜可釋放5～10MHz（農(nóng)村廣覆蓋區(qū)域可大于10MHz）。

●覆蓋策略：FDD900作為廣度覆蓋承載網(wǎng)，做到同2G同覆蓋。

●業(yè)務(wù)策略：FDD900同時承載VoLTE和數(shù)據(jù)。●融合策略：TDD與FDD基于覆蓋的互操作。

9.3FDD/TDD融合組網(wǎng)建議——獲取牌照后遠期

城區(qū)900M連續(xù)覆蓋，作為4G覆蓋基礎(chǔ)網(wǎng)，1800M做到同TD-LTE同覆蓋或熱點覆蓋；農(nóng)村900連續(xù)覆蓋。

（1）獲取牌照后遠期網(wǎng)絡(luò)狀況

●頻譜：GSM900和G1800均可釋放更多頻譜資源。

●網(wǎng)絡(luò)：TD-LTE城區(qū)室外連續(xù)覆蓋，室內(nèi)深度覆蓋能力提升，熱點區(qū)域需擴容；農(nóng)村縣城TD-LTE室外連續(xù)覆蓋。

●業(yè)務(wù)：數(shù)據(jù)和VoLTE已成熟商用。

●終端：4G終端全面普及，VoLTE終端滲透率高。

（2）LTEFDD城區(qū)策略

●頻譜策略：G900頻譜可釋放10MHz或以上；G1800頻譜可釋放15MHz。

●覆蓋策略：FDD900連續(xù)覆蓋；FDD1800做到同TD-LTE同覆蓋或熱點區(qū)域覆蓋。

●業(yè)務(wù)策略：FDD900/1800同時承載VoLTE和數(shù)據(jù)。

●融合策略：開啟TDD與FDD基于覆蓋的互操作/基于負載的切換，并根據(jù)產(chǎn)業(yè)成熟度在部分有需求的地區(qū)開啟TDD+FDD雙連接或載波聚合。

（3）LTEFDD農(nóng)村策略

●頻譜策略：G900頻譜可釋放10MHz以上；G1800頻譜可釋放15～20MHz。

●覆蓋策略：FDD900連續(xù)覆蓋（農(nóng)村廣覆蓋區(qū)域可僅在重點區(qū)域部署）；FDD1800熱點區(qū)域覆蓋。

●業(yè)務(wù)策略：FDD900/1800同時承載數(shù)據(jù)和VoLTE。

●融合策略：TDD與FDD基于覆蓋的互操作，根據(jù)情況開啟基于負載切換。

10　結(jié)束語

LTETDD/FDD融合已是大勢所趨，中國移動萬事俱備只差“牌照”。TDD/FDD融合將提高頻譜利用率，提升數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率，提升移動的市場競爭力，有利于移動通信網(wǎng)絡(luò)更快更好地發(fā)展。

［1］范波勇.LTE移動通信技術(shù).人民郵電出版社，2015.

［2］汪丁鼎，景建新，肖清華，謝懿.LTE FDD/EPC網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計與優(yōu)化.人民郵電出版社，2014.

［3］蔣遠，湯利民.TD-LTE原理與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計.人民郵電出版社，2012.

［4］曾召華.LTE基礎(chǔ)原理與關(guān)鍵技術(shù).西安電子科技大學出版社，2010.

Combination network with LTE TDD/FDD strategy of China Mobile

ZHAI Yinghong，LI Xin，HU Jianfei

China Mobile has already constructed four periods projects about LTE networking，which has had a mature technology.So，there is a trendency combining LTE TDD and FDD.This article，accroding to the difference of LTE TDD and FDD technology，presents the general idea about the combination network，the construction scheme and the strategy and the steps of building the antenna feeder.

LTE TDD/FDD combination；antenna feeder；strategy

2016-09-01）