FDD-LTE與TD-LTE網(wǎng)絡(luò)融合淺析

◆周新華 馬 進(jìn) 張大偉

?

FDD-LTE與TD-LTE網(wǎng)絡(luò)融合淺析

◆周新華1馬 進(jìn)2張大偉3

(1.上海嘉德環(huán)境能源科技有限公司 上海 200120；2.沈陽出入境檢驗(yàn)檢疫局 遼寧 110016；3.奧維通信股份有限公司 遼寧 110179)

隨著我國移動通信建設(shè)的快速發(fā)展，2G基本實(shí)現(xiàn)了全域覆蓋，3G作為4G技術(shù)的銜接基本完成了其使命，4G網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)在如火如荼的建設(shè)，基本完成了無縫覆蓋，目前5G也已經(jīng)開始提出了商用計(jì)劃周期，我們在見證新技術(shù)、新設(shè)備層出不窮的同時，更應(yīng)該關(guān)心的是因?yàn)轭l率資源的緊張以及更高帶寬更多的接入對象以及更低的時延接入需求。回到4G技術(shù)上來，4G標(biāo)準(zhǔn)主要包含兩種技術(shù)：FDD-LTE、TD-LTE，F(xiàn)DD-LTE需要占用更多的頻譜資源，而TDD-LTE頻率資源則相對更加靈活一些。因此能否實(shí)現(xiàn)在信號待覆蓋區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)FDD-LTE與TDD-LTE融合覆蓋是在5G未商用之前解決頻率資源緊缺的較好的辦法。或者更為準(zhǔn)確地說通過兩種技術(shù)的融合組網(wǎng)來獲取更加靈活的組網(wǎng)方式，以提高頻譜資源利用率以及克服在信號覆蓋中的各種問題。

TD-LTE；FDD-LTE；網(wǎng)絡(luò)融合

1 當(dāng)前國內(nèi)頻譜現(xiàn)狀

目前移動通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有GSM、CDMA2000、WCDMA、TD-LTE、FDD-LTE、NB-LOT、WIFY等。目前電信運(yùn)營商有三家，分別為：中國移動、中國聯(lián)通、中國電信。三大運(yùn)營商分別運(yùn)營不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以移動通信的網(wǎng)絡(luò)頻譜劃分來看，從800MHz至3GHz在考慮系統(tǒng)帶寬保護(hù)的情況下基本已經(jīng)沒有空余頻譜，具體詳見表1。

表1 三大運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)頻段

2 TD-LTE與FDD-LTE融合組網(wǎng)的需求及目標(biāo)

2.1 帶寬需求

LTE技術(shù)需求1.4 MHz-20MHz的可變帶寬，因此在頻譜分配時要綜合考慮到頻譜的利用率。

2.2 覆蓋范圍

在進(jìn)行4G信號覆蓋時要求在5公里進(jìn)行小區(qū)半徑的優(yōu)化，允許5公里至30公里可接受的性能下降，同時支持100公里的小區(qū)。

2.3 移動性支持

對0到15km/h的低速環(huán)境優(yōu)化，對15到20km/h的保持高性能，對120到350km/h的保持連接。

3 TD-LTE與FDD-LTE系統(tǒng)同異性對比

圖1為TD-LTE與FDD-LTE融合組網(wǎng)示意圖。

圖1 TD-LTE與FDD-LTE融合組網(wǎng)示意圖

（1）TD-LTE與FDD-LTE的在核心網(wǎng)的互操作可以被認(rèn)為是系統(tǒng)內(nèi)操作；

（2）TD-LTE與FDD-LTE的一層（物理層）的差異僅體現(xiàn)在幀結(jié)構(gòu)上，二者共享相同的二層與三層結(jié)構(gòu)。TD-LTE無線幀中支持多種子幀上下行配置方式；FDD-LTE支持無線幀全部上行或全部下行配置。

系統(tǒng)側(cè)和終端側(cè)都比較容易實(shí)現(xiàn)對雙模的支持，關(guān)鍵是在二者融合組網(wǎng)中如何定義各自的作用。本文從LTE網(wǎng)絡(luò)定位認(rèn)為FDD-LTE定義為高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)，TD-LTE定義為數(shù)據(jù)熱點(diǎn)的話務(wù)吸收。

4 FDD/TDD融合的互干擾分析

4.1 系統(tǒng)隔離度分析

LTE系統(tǒng)的ACLR（鄰道抑制比）指標(biāo)為45dB，LTE RRU的發(fā)射功率為40W/20MHz=33dBm/MHz，根據(jù)系統(tǒng)組網(wǎng)底噪抬升不超過0.8dB的要求，計(jì)算干擾信號不能超過-116dBm/MHz，設(shè)系統(tǒng)隔離度為I，則I應(yīng)滿足如下關(guān)系：

I≥（116+33-45）dB，即I≥104dB.

4.2 互操作機(jī)制

LTE空閑態(tài)雙模網(wǎng)下的駐留機(jī)制由運(yùn)營商自行根據(jù)業(yè)務(wù)及運(yùn)營需要進(jìn)行定義，這個不像CDMA采用固定的駐留機(jī)制。運(yùn)營商可以通過調(diào)整載頻優(yōu)先級、載頻搜索門限、終端協(xié)定的載頻列表等來實(shí)現(xiàn)不同的駐留策略。

4.3 切換實(shí)現(xiàn)機(jī)制

（1）空閑切換

TDD和FDD之間的空閑切換主要是小區(qū)重選，跟FDD異頻切換流程相同；如果終端本身就支持FDD/TDD雙模，則切換不存在問題。

（2）連接態(tài)切換

TDD和FDD間的異頻切換終端均支持。

4.4 雙模切換要點(diǎn)

（1）TD-LTE與FDD-LTE切換類型主要是X2切換及S1切換；

（2）對UE能力的要求：支持FDD/TDD異頻測量，支持異頻切換，支持FDD/TDD雙模切換；

（3）對基站能力的要求：雙模切換過程需要基站完成對UE的異頻測量，故基站自身需要支持異頻測量的配置、支持切換決策、支持切換執(zhí)行、支持UE能力的獲取過程。

5 TDD與FDD融合組網(wǎng)效益分析

5.1 FDD與TDD完全共享資源

核心網(wǎng)和服務(wù)平臺可以實(shí)現(xiàn)完全資源共享；FDD與TDD共用核心網(wǎng)，可以共同實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，兩張網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡；此外其他如站點(diǎn)、線路傳輸、配套建設(shè)、土建部分可以實(shí)現(xiàn)完全共享。

5.2 部分共享資源

設(shè)備安裝部分及基帶傳輸部分會有超過50%的資源可以實(shí)現(xiàn)共享。

5.3 不能共享資源

射頻器及合路器：FDD采用頻分技術(shù)，故其需要有頻譜保護(hù)間隔的兩端頻段來實(shí)現(xiàn)信號傳輸，而TDD采用時分技術(shù)，故在合路器部分其TD-LTE僅需要滿足一定隔離要求的濾波器即可，但是FDD-LTE需要一定隔離度的雙工器；在射頻部分二者需要50MHz的射頻保護(hù)帶寬即可實(shí)現(xiàn)較好的鄰道抑制比，這個在射頻硬件部分實(shí)現(xiàn)起來是很容易的。

相對于FDD的單模組網(wǎng)，TDD+FDD的雙模融合共站部署組網(wǎng)建站成本上約增加30%左右，但是系統(tǒng)總?cè)萘吭黾?00%。從室內(nèi)分布角度看LTE融合組網(wǎng)后更加有利于提高現(xiàn)有室分系統(tǒng)利用率。同時減少室分系統(tǒng)新增的建設(shè)需求，降低運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)成本。

6 下一步移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)建議

目前移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的現(xiàn)狀：2G是運(yùn)營商維護(hù)的重點(diǎn)，3G是運(yùn)營存量站的重點(diǎn)，4G是運(yùn)營商建設(shè)的重點(diǎn)。目前移動網(wǎng)絡(luò)的流量增長態(tài)勢明顯，要求更大的系統(tǒng)容量，更快傳輸帶寬是未來移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，這才有了我們2019年5G技術(shù)的商用時間表。但是從網(wǎng)絡(luò)覆蓋實(shí)際效果來看，我們?nèi)绾螌?shí)現(xiàn)2G/3G/4G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電視電話網(wǎng)絡(luò)等融合組網(wǎng)才是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的下一步短期重點(diǎn)。5G發(fā)展戰(zhàn)略是我們的國家戰(zhàn)略，是當(dāng)今世界為了面臨未來人工智能、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的迫切要求而推進(jìn)的，從長遠(yuǎn)角度看5G與現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合才是未來移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的發(fā)展趨勢。

[1]章堅(jiān)武.移動通信（第二版）[M].西安電子科技大學(xué)出版社, 2007.

[2]Theodore S.Rappaport，蔡濤等譯.無線通信原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社, 1999.

[3]賽西亞，陶菲克，貝科，馬霓，鄔鋼等譯.LTE-UMTS長期演進(jìn)理論與實(shí)踐[M].人民郵電出版社，2009.