TD-LTE與LTE FDD融合組網策略

王倫鎖

(中國移動通信集團海南有限公司，海南 ?？?570125)

TD-LTE與LTE FDD融合組網策略

王倫鎖

(中國移動通信集團海南有限公司，海南 海口 570125)

隨著移動互聯網的快速發展以及4G網絡規模的急劇擴大，全球范圍內的頻率資源日益稀缺。借鑒TD-LTE與LTE FDD融合發展的成功經驗，對融合組網策略和TD-LTE國際化發展面臨的挑戰進行了分析，提出了TDD與FDD共平臺融合組網的發展模式和策略，并對通信運營商網絡的未來發展提出了針對性的建議。TD-LTE與LTE FDD融合組網已成為大趨勢，LTE融合組網的方式作為通信運營商的重要戰略布局，應該提前在LTE總體規劃中予以考慮。

TD-LTE;LTE FDD;融合組網;策略

1 LTE的發展現狀及趨勢

在當前新型城鎮化、“寬帶中國”戰略以及“互聯網+”實施進程中，采用單一頻段制式的移動通信網絡無法滿足超寬帶移動互聯網的迅猛發展需求。2013年12月，三大運營商各領一張TDD牌照。2014年6月，中國電信、中國聯通在16個城市開展融合組網試驗，第二、三批試驗范圍擴展到277個城市。2015年2月，中國電信、中國聯通正式獲得FDD牌照。2015年兩會期間，中國移動原董事長奚國華多次和媒體表示，中國移動已經向工業和信息化部申請FDD牌照。國內運營商積極推動融合組網試點工作，促進了TDD/FDD融合技術的發展，更好地滿足了移動寬帶業務的發展需求，拉動了4G領域的投資增長，讓用戶更好地分享4G發展的成果。

TD-LTE技術與產業鏈日趨成熟，為融合組網奠定了基礎。LTE FDD和TDD在標準上是統一的，只是LTE系統有兩種工作模式。全球化的TDD頻譜規劃為融合組網提供了基礎資源。FDD頻譜資源的瓶頸日益凸顯，LTE TDD/FDD混合組網將成為通信運營商的重要選擇。根據GSA(全球移動供應商協會)統計，當前采用最廣泛的TDD頻譜是 Band40、Band38和Band41。TDD頻譜運營商(WiMAX和TD-SCDMA等)在向4G網絡演進時一般首選TD-LTE。

1.1 LTE頻譜資源分析

1.2 TD-LTE和LTE FDD網絡覆蓋和容量能力對比

(1)覆蓋能力對比

從TD-LTE與LTE FDD頻段分配情況來看，TD-LTE網絡采用的頻段多數高于LTE FDD。根據研究成果來看，在相同環境下，頻譜每提高10%，網絡覆蓋半徑下降約為7%。因此LTE FDD網絡具有頻段的優勢，覆蓋性能優于TD-LTE網絡。

圖1 國內無線頻譜現狀

1.8 GHz LTE FDD(F頻段)和 2.6 GHz TD-LTE(D頻段)的網絡覆蓋有較大差異。從實際網絡測試結果看，TD-LTE覆蓋相對較弱。針對典型居民小區覆蓋場景，TD-LTE和LTE FDD共址建設，基站高約30 m(比宿舍樓高10 m左右)。測試結果表明，在3∶1上下行時隙配置和2天線部署情況下，1.8 GHz LTE FDD的平均RSRP比2.6 GHz TD-LTE的RSRP高4.5 dBm。2.6 GHz TD-LTE的覆蓋能力較弱，同時因為其繞射能力更差，室外覆蓋室內存在較大困難。如圖2所示，D頻段比F頻段覆蓋能力至少弱了4 dBm。

圖2 F與D頻段RSRP概率分布

(2)容量對比分析

LTE FDD與TD-LTE系統容量的差異主要是以下兩個方面。

·在LTE FDD網絡中，上行控制信道占用的資源要多于TD-LTE網絡，而下行控制信道占用的資源要少于TD-LTE。根據用戶業務類型的不同，TD-LTE和LTE FDD網絡互有優勢。

· 實際網絡中，同時在線用戶數、同時調度用戶數等容量指標主要是由設備處理能力決定的。目前各廠商對TDD與FDD兩種制式有相同的支持能力，容量指標性能相近。

甲狀腺占位性病變分為良性病變和惡習病變，在病變早期患者均無明顯癥狀產生，隨著甲狀腺占位性病變程度的不斷加深，病變體積加大，患者會出現不同程度的吞咽困難、呼吸困難等癥。如果甲狀腺占位性病變繼續惡化為惡性程度，就會給患者生命安全帶來嚴重威脅。臨床實踐中，應用超聲診斷甲狀腺占位性病變，可以通過患者甲狀腺占位性病變的具體位置、病變范圍、體積大小、邊緣組織血流狀況等分析其良惡性程度。經臨床實踐證明，超聲診斷甲狀腺占位性病變的準確率較高，且在實際操作中簡單方便，不會對患者造成輻射損害和創傷影響，可重復性操作使用[5]。

1.3 TD-LTE與LTE FDD的技術差異

LTE是由3GPP制定的開放式移動通信標準，重點是利用FDD與TDD系統的協同機制，獲得最好的網絡覆蓋效果。以美國Sprint公司為例，該公司利用FDD實現廣域覆蓋，利用TDD為高業務量區域提供大容量和高速的用戶體驗。從標準角度看，TD-LTE和LTE FDD是統一的，兩者擁有相同的層2和層3結構，僅物理層幀結構有10%的差異，90%以上的無線網技術可以通用，并且兩者核心網完全相同。從產品角度看，兩者可以共用一個BBU。因此LTE融合組網可以發揮出LTE FDD與TD-LTE各自的優勢，形成合力。

1.4 融合組網是大勢所趨

目前，全球644家運營商正投資建設LTE網絡，422張LTE網絡已商用。網絡制式方面，全球多數運營商采用FDD模式。TDD模式也得到持續發展，尤其是在中國。59家運營商在34個國家部署了TD-LTE網絡，占比在1/8以上，17家運營商同時部署了TDD/FDD網絡。

GSA認為，運營商TDD與FDD共同部署的需求會日益強烈。TDD模式被視為一種有效補充，是在非成對的無線頻譜上提供高速移動寬帶接入服務的重要選擇。融合組網能有效緩解FDD頻譜緊張問題，還能使LTE全球漫游成為可能。

因此說TD-LTE與LTE FDD融合組網，是未來LTE網絡發展的大趨勢。

2 融合組網的發展模式

在VoLTE前階段，國際上主要有TD-LTE、LTE FDD、2G/3G 3種融合組網模式，如圖3所示。模式1是LTE FDD和2G/3G緊耦合、TD-LTE作為數據網絡，是TDD網絡部署WiMAX的運營商(如美國Sprint公司、KDDI等)通常采用的模式。模式2是LTE FDD和TD-LTE分別與2G/3G網絡進行緊耦合(如日本軟銀集團等)，實現TD-LTE、LTE FDD分別和 2G/3G的 CSFB、TD-LTE和 LTE FDD相互獨立，并不共享核心網，也暫時沒有實現互操作。模式3是 TD-LTE、LTE FDD、2G/3G全部緊密融合組網，實現TD-LTE、LTE FDD與 2G/3G的互操作及 TD-LTE與 LTE FDD之間的數據業務切換，并共享核心網，甚至共享部分基站設備。

在實現VoLTE后，僅保留兩種組網模式:模式1是在LTE FDD實現VoLTE，并實現和2G/3G網絡的語音連續性，而TD-LTE僅作為純數據網;模式2是FDD LTE和TD-LTE均實現VoLTE及與2G/3G的語音連續性，且實現TD-LTE與LTE FDD之間的語音和數據切換。

圖3 TD-LTE/LTE FDD雙模組網運營商的混合組網策略

運營商要科學規劃非對稱頻譜的定位和使用方式，以滿足業務需求的不斷變化。即使是以LTE FDD為主的運營商，TD-LTE也要保留其獨立組網的能力。

3 融合組網面臨的挑戰和建設策略

在融合組網的過程中，通信運營商將會面臨多網互操作、多模多頻終端技術門檻高等多方面挑戰。

3.1 融合組網定位策略

對于TD-LTE與LTE FDD融合組網建設，首先要解決TDD和FDD兩種制式網絡的定位，以最小的投資，滿足用戶和業務發展需求，以實現網絡價值的最大化。

由于LTE FDD具有覆蓋半徑明顯大于TD-LTE、終端高速移動性適應性強等特點，因此較適宜作為底層網絡的廣度和深度覆蓋層。TD-LTE有靈活的上下行配置、豐富的頻率等特點，可作為容量層。融合組網能充分發揮FDD/TDD各自的網絡優勢，從覆蓋和容量兩個維度打造LTE精品網絡。

3.2 核心網融合策略

TD-LTE與LTE FDD共用核心網，如圖4所示。通過對接S1和X2接口數據，優化核心網配置，在同一套MME、HSS上規模接入FDD和TDD兩種基站，并通過同一條傳輸接入核心網。通過核心網、傳輸網的融合組網，實現網絡資源共用，提升兩種制式的互操作性能。

3.3 無線網融合策略

由于物理層網絡采用相同的OFDM及MIMO關鍵技術，整體系統架構具有一致性。TD-LTE與LTE FDD采用共BBU、共天饋等融合方案。中國移動已經在香港建立了TD-LTE與LTE FDD的融合網絡。從系統的角度看，香港的TDD與FDD之間的切換，就像是一個系統中兩個頻段間的切換一樣簡捷。

在TD-LTE和LTE FDD建設初期，主要采用平滑升級為主。一是可利用天面、機房、電源等大量可復用的資源，二是在施工的過程中更加簡單高效，三是能夠有效保護現有網絡的投資。

3.4 終端融合策略

TDD與FDD網絡融合帶來的終端上的融合是一大技術難題。3GPP定義的FDD頻段有26個，TDD頻段有12個。LTE頻段離散、頻率間跨距大，且沒有集中的全球漫游頻段，終端支持多模多頻段是必然選擇。載波聚合技術的應用，對于TD-LTE與LTE FDD融合網絡終端的多頻段支持能力要求將更高。通信運營商要切實推動多模多頻終端產業標準的制定，整合國內外成熟廠商的芯片能力，提升終端的研發與參與度。針對LTE終端，中國移動和中國電信分別提出“五模十三頻”和“六模九頻”的要求，目前已有多款主流廠商產品上市。

4 對通信運營商未來發展建議

(1)把控網絡部署節奏，充分利用現網資源

在TDD/FDD網絡規劃時，選擇充分共享共站址資源的建設方案。通過核心網和傳輸接入網的融合組網，提升兩種制式的互操作性能。分析表明，TDD+FDD融合對網絡部署CAPEX(資本性支出)的影響不大，TDD/FDD天線不共享會增加21%的投資。日本軟銀集團采用TD-LTE與PHS共址建設方案，解決了TD-LTE征址難的問題。

(2)合理網絡規劃策略，分階段部署網絡

圖4 核心網融合方案

基于TD-LTE的網絡優勢，根據用戶的流量需求和網絡資源分布，通信運營商需分階段部署FDD/TDD融合網絡。FDD/TDD融合組網一般需經歷3個階段:快速部署、容量與覆蓋并重、深度優化階段。第一階段的TDD/FDD快速部署，實現了室外大而薄的廣度覆蓋，但深度覆蓋存在問題。因此，第二階段要優先在密集城區共址建設FDD網絡，解決廣度覆蓋和深度覆蓋問題，同時著重加強市區/熱點業務層的TDD容量層覆蓋。在第三階段利用載波聚合、CoMP、MRO等技術，將FDD/TDD網絡進行深度優化和融合。

(3)合理搭配高低頻段，打造覆蓋容量雙優的LTE精品網絡

無線頻譜作為運營商的核心資源和核心競爭力，直接影響運營商的網絡部署和運營效果。要保證LTE網絡的覆蓋和容量，必須合理地搭配高低頻段，人口密集和高流量區域采用高低頻段組合方式，低頻段保證廣覆蓋和深覆蓋，高頻段解決容量問題;人口稀少和低流量區域則使用低頻段解決覆蓋問題，并根據LTE網絡和市場發展的不同階段，不斷優化調整頻譜資源結構。

5 結束語

隨著4G網絡規模的不斷擴大，從用戶的業務需求和LTE可用頻段來看，單頻段、單制式LTE網絡難以滿足未來超寬帶移動互聯網的需求，網絡融合是必然趨勢。國內運營商需將高頻段TD-LTE與中低頻段TD-LTE或LTE FDD進行混合組網，將兩者的大容量和廣覆蓋結合起來才能更好地滿足未來萬物互聯的業務發展需求。因此，將LTE融合組網方式作為通信運營商的重要戰略布局，應該提前在LTE總體規劃中予以考慮。

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TD-LTE and LTE FDD fusion networking strategy

WANG Lunsuo
China Mobile Group Hainan Co.，Ltd.，Haikou 570125，China

With the rapid development of mobile internet，as well as the rapid expansion of the scale of 4G network，the frequency resources worldwide are increasingly scarce.Learning from the successful experience of the development of TD-LTE and LTE FDD fusion，the challenges faced by the development of the integration of networking strategy and TD-LTE international development were analyzed，the development mode and strategy of TDD and FDD were proposed，and the future development targeted recommendations of the communication operator network was put forward.The TD-LTE and LTE FDD convergence has become a big trend.As the strategic layout of the communications operators，4G network using LTE network approach，should be taken into account in the LTE master plan in advance.

TD-LTE，LTE FDD，fusion networking，strategy

TN923

A

10.11959/j.issn.1000-0801.2016030

2015-11-04;

2015-12-02

王倫鎖(1982-)，男，中國移動通信集團海南有限公司網絡優化工程師，主要研究方向為無線網優化、IT系統建設等。