中國移動TDD與FDD混合組網(wǎng)可行性研究

摘 要：現(xiàn)在隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們的日常生活已經(jīng)越來越離不開網(wǎng)絡(luò)，在這個過程中，三大運營商都非常重視4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。在當前的發(fā)展過程中，結(jié)合實際的要求，TDD和FDD混合組網(wǎng)已經(jīng)成為了一個必然的趨勢，在這個過程中，移動和電信聯(lián)通由于自身現(xiàn)狀的不同而采取了不同的方式，中國移動是針對已有的TDD_LTE網(wǎng)絡(luò)增加板件進行升級，或新增設(shè)備，并且經(jīng)過一系列實踐，進行TDD和FDD混合組網(wǎng)，已經(jīng)在事實上取得了較好的效果，對于4g網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)來講都起到了非常重要的作用。這種雙技術(shù)結(jié)合的手段對于我國的4g網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起到的作用是非常重要的，和單獨組網(wǎng)相比優(yōu)勢非常明顯，這對于用戶的體驗也能起到很好的優(yōu)化作用。

關(guān)鍵詞：TDD；FDD；混合組網(wǎng)；信號補充；干擾

為用戶提供高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)，不僅可以提高市場份額，還能提高自身的服務(wù)水平。當前中國移動的4G網(wǎng)絡(luò)在國內(nèi)仍然處于領(lǐng)先地位，根據(jù)相關(guān)預測，到2020年，可能每人平均每日將要消耗流量1GB，這也將會給網(wǎng)絡(luò)運營商帶來很大挑戰(zhàn)。當前在4g網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展當中fdd和tdd網(wǎng)絡(luò)共同發(fā)展已經(jīng)成為一個不可替代的趨勢，現(xiàn)在也已經(jīng)得到了很多網(wǎng)絡(luò)運營商的重視。現(xiàn)在fdd和tdd混合組網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)在全球得到了廣泛應(yīng)用，fdd網(wǎng)絡(luò)具有很好的覆蓋性，并且終端網(wǎng)絡(luò)本身具有更加成熟的產(chǎn)業(yè)鏈；TDD網(wǎng)絡(luò)本身具有較寬的頻譜帶寬，連續(xù)覆蓋性能較好，當前混合組網(wǎng)技術(shù)方案已經(jīng)較為成熟了，所以這也給中國移動組網(wǎng)的發(fā)展提供了較高的可行性。

1 FDD和TDD技術(shù)的簡介

1.1 LTE技術(shù)簡介

LTE本身其實是一種無線通信技術(shù)，其發(fā)展是建立在無線組網(wǎng)架構(gòu)以及無線接口技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)之上，其對于網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的提高有很大的作用，不僅如此還能大幅加強安全性，并且對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也有很好的優(yōu)化作用。

1.2 關(guān)于fdd和tdd工作模式

Lte技術(shù)對于頻分雙工和時分雙工都能起到很好的支持作用。Fdd是在分離或者對稱的頻率之上來收發(fā)數(shù)據(jù)信號，其中上行頻段和下行頻段之間具有較大的隔離度，這樣可以保證其數(shù)據(jù)的收發(fā)不會互相影響。而fdd網(wǎng)絡(luò)的上下行線路是連續(xù)的，所以接收數(shù)據(jù)的同時不斷發(fā)送數(shù)據(jù)。設(shè)置不同的周期就可以給移動終端發(fā)送信息。

2 FDD和TDD之間的技術(shù)對比

其實總體上來說們就功能架構(gòu)而言，這兩種技術(shù)具有相當高的相似度，但是幀結(jié)構(gòu)以及復用技術(shù)上的區(qū)別，所以其各自都存在一些優(yōu)點和缺點。

2.1 首先在頻譜利用的問題上，F(xiàn)DD成對使用上行頻率和下行頻率，這樣就能更好地支撐移動業(yè)務(wù)，并且還能更好地利用頻譜資源，提高了利用率；然而TDD技術(shù)則融入了頻段保護間隔，這就在一定程度上降低了頻譜的利用率，但是如果所支持的業(yè)務(wù)并非是對稱的，這個問題就會更加明顯，F(xiàn)DD頻率利用率僅僅可以達到0.6左右。

2.2 其次在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}上，F(xiàn)DD網(wǎng)絡(luò)可以忽略上下行業(yè)務(wù)的時間延遲，由于幀結(jié)構(gòu)當中不存在保護間隔符號，所以可以大幅減少數(shù)據(jù)傳遞過程中的損耗，并可以提供全雙工的工作模式，其支持的數(shù)據(jù)傳遞速度可以達到8g/min的傳輸速度；但TDD本身具有較高的時間同步要求，最高傳輸速度大概相當于前者的1/4。

2.3 第三，在抗干擾能力上，F(xiàn)DD技術(shù)的上下行數(shù)據(jù)傳輸通道距離較寬，所以基本可可以避免干擾；而TDD在上下行通道上設(shè)置在同一鏈路之上，在內(nèi)部雖然設(shè)置了一定的保護措施，但相鄰小區(qū)基站之間的干擾也無法避免。

2.4 在移動終端方面，TDD技術(shù)對于上下行鏈路使用的頻率是相同的，但基站和終端之間并不存在較為明顯的傳輸環(huán)境詫異，所以這樣看來，其要求是較低的；而FDD技術(shù)會隨著上行和下行的鏈路信號頻率的不同會產(chǎn)生和不同的衰落影響作用，這樣一來，下行鏈路的利用率將會大幅降低。

3 關(guān)于FDD和TDD混合組網(wǎng)的可行性分析

3.1 這兩種技術(shù)本身具備不同的技術(shù)優(yōu)勢，能夠分別適應(yīng)不同需求。FDD這種技術(shù)具有一定的對稱性，所以對于交互實時數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)具有很好的適應(yīng)性，舉例來說，語音和多媒體業(yè)務(wù)就有很好的適應(yīng)性，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用到移動視頻會議等方面的業(yè)務(wù)上；而TDD這種技術(shù)并不具備對稱性，所以對互聯(lián)網(wǎng)類的業(yè)務(wù)有較強的適應(yīng)性，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用在視頻點播業(yè)務(wù)以及留言業(yè)務(wù)當中。

3.2 根據(jù)不同的場景利用不同的技術(shù)進行無縫覆蓋。使用FDD技術(shù)進行室外大面積遠距離的覆蓋，利用FDD較強的抗干擾能力滿足外部復雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，適應(yīng)較多的建筑物阻擋，利用TDD較強的頻譜效率，較靈活的幀配置能力進行室內(nèi)覆蓋，滿足辦公或居住區(qū)域內(nèi)用戶更多的使用各種非對稱、響應(yīng)及時、可靠性較高的應(yīng)用。由于用戶的移動業(yè)務(wù)主要集中在密集城區(qū)和熱點區(qū)域，對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有較大的需求，是運營商主要建設(shè)和投資的方向，LTE建設(shè)時需要進行FDD和TDD同時部署建設(shè)。由于各頻段對應(yīng)的覆蓋范圍和下傾角各不相同，同時該類區(qū)域?qū)νㄐ刨|(zhì)量要求較高，網(wǎng)絡(luò)會隨著建設(shè)頻繁的調(diào)整，選擇天線時會涉及到不同頻段的獨立調(diào)整。可使用八端口支持四頻段的天線或六端口支持三頻的天線進行覆蓋，通過TDD2T2R配合FDD2T2R的模式進行獨立調(diào)整。一般城區(qū)建設(shè)時需要對覆蓋與容量同時考慮，并對投資成本進行把控。一般城區(qū)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化頻率比較低，采用合路器的方法合路TDD和FDD的端口，降低天線部署的復雜度和成本。以LTE全頻段為目標網(wǎng)，可使用六端口支持三頻段的天線或四端口支持雙頻段的天線，對TDD和FDD設(shè)置2T2R模式，進行獨立調(diào)整。郊區(qū)和農(nóng)村場景話務(wù)量較少，移動業(yè)務(wù)應(yīng)用以語音業(yè)務(wù)為主，運營商建設(shè)主要是實現(xiàn)廣度覆蓋。可使用2T4R至8T8R天線，最大程度上擴大覆蓋范圍。選用FDD部署時可使用六端口支持三頻的天線或四端口支持雙頻段的天線。

3.3 針對LTE技術(shù)本身對小區(qū)間同頻干擾比較敏感的特性，可以利用兩種技術(shù)進行相互補充。由于LTE網(wǎng)絡(luò)單基站蜂窩網(wǎng)覆蓋面積較3G網(wǎng)絡(luò)小很多，需要部署大量小區(qū)覆蓋，而且LTE技術(shù)取消了鄰區(qū)及切換的概念，用小區(qū)重選和小區(qū)切換代替原有的扇區(qū)間及載頻間切換。小區(qū)間切換類似于硬切換，當多個LTE基站小區(qū)進行重復覆蓋時，或部分區(qū)域產(chǎn)生覆蓋縫隙時，就會因為FDD各小區(qū)可能會出現(xiàn)物理層小區(qū)識別碼（PCI，PhysicalCellIdentity）沖突，此時如果移動終端（UE）上報的PCI與基站設(shè)備（eNodeB）實際指配的小區(qū)PCI不一致，出現(xiàn)切換失敗造成掉話，尤其是小區(qū)邊界該情況很明顯。在引入TDD網(wǎng)絡(luò)對該類區(qū)域進行補充覆蓋后，由于兩種技術(shù)的幀結(jié)構(gòu)有較大的區(qū)別，且eNodeB及UE的PCI編碼格式有明顯的不同，當用戶在不同小區(qū)間移動的時候，可以很好的解決切換失敗問題，實現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)的無縫覆蓋。在該種組網(wǎng)模式中，LTE覆蓋能力還體現(xiàn)在業(yè)務(wù)邊緣速率的需求上，邊緣速率要求越低，覆蓋范圍越大。由于FDD頻段緊張，在進行異頻組網(wǎng)建設(shè)時可以使用FDD進行小區(qū)覆蓋，TDD進行邊緣覆蓋，由于FDD和TDD劃分頻段間隔較大，可以很好的解決頻段接近而引起的鄰頻干擾。

4 結(jié)束語

經(jīng)過前文總結(jié)，我們首先針對fdd和tdd這兩種組網(wǎng)形式進行了對比，將這兩種組網(wǎng)形式結(jié)合起來，不僅能夠讓單一組網(wǎng)中的技術(shù)問題得到有效解決，還能實現(xiàn)多種場景內(nèi)的組網(wǎng)建設(shè)工作。總體上來說，我國移動業(yè)務(wù)本身具有非常龐大的用戶基數(shù)，并且業(yè)務(wù)種類很多，網(wǎng)絡(luò)使用環(huán)境多種多樣，這種雙重組網(wǎng)的方式具有很好的適應(yīng)性，在未來一段時間之內(nèi)，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)會越來越完善，所以這種組網(wǎng)的優(yōu)勢會更加明顯，給人們帶來更便利的網(wǎng)路服務(wù)。

參考文獻

[1]劉鐵軍，張孟昭.TDD&FDD LTE混合組網(wǎng)下的負載均衡策略研究[C]// 2014信息通信網(wǎng)技術(shù)業(yè)務(wù)發(fā)展研討會，2014.

[2]韓露.淺談LTE TDD-FDD混合組網(wǎng)中的載波聚合技術(shù)[J].工程技術(shù)：全文版，2015（12）：00371-00371.

[3]高興波，顧衛(wèi)華，于一.FDD和TDD異頻負荷均衡切換策略探索與應(yīng)用[C]//中國通信學會信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會2015年年會論文集.2015.

[4]李輝.TD-LTE和LTE FDD混合組網(wǎng)及切換驗證測試[J].中國新通信，2016，18（11）：42-43.

[5]蔣永希，林海，陳志彬，等.TDD-FDD混合組網(wǎng)互操作策略優(yōu)化和研究[J].郵電設(shè)計技術(shù)，2016（4）：29-33.

作者簡介：劉曉麗（1966-），女，自1986年參加工作一直在通信系統(tǒng)，從事移動通信網(wǎng)絡(luò)維護、業(yè)務(wù)支撐及與移動通信運營管理密切相關(guān)工作20余年，現(xiàn)職稱為通信工程師。