中國移動(dòng)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(gè)過程中，三大運(yùn)營商都非常重視4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。在當(dāng)前的發(fā)展過程中，結(jié)合實(shí)際的要求，TDD和FDD混合組網(wǎng)已經(jīng)成為了一個(gè)必然的趨勢(shì)，在這個(gè)過程中，移動(dòng)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(dòng)是針對(duì)已有的TDD_LTE網(wǎng)絡(luò)增加板件進(jìn)行升級(jí)，或新增設(shè)備，并且經(jīng)過一系列實(shí)踐，進(jìn)行TDD和FDD混合組網(wǎng)，已經(jīng)在事實(shí)上取得了較好的效果，對(duì)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(duì)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(dú)組網(wǎng)相比優(yōu)勢(shì)非常明顯，這對(duì)于用戶的體驗(yàn)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(hào)補(bǔ)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(chǎng)份額，還能提高自身的服務(wù)水平。當(dāng)前中國移動(dòng)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(yù)測(cè)，到2020年，可能每人平均每日將要消耗流量1GB，這也將會(huì)給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商帶來很大挑戰(zhàn)。當(dāng)前在4g網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展當(dāng)中fdd和tdd網(wǎng)絡(luò)共同發(fā)展已經(jīng)成為一個(gè)不可替代的趨勢(shì)，現(xiàn)在也已經(jīng)得到了很多網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的重視?，F(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(dāng)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(dòng)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(jiǎn)介

1.1 LTE技術(shù)簡(jiǎn)介

LTE本身其實(shí)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(duì)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(qiáng)安全性，并且對(duì)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(duì)于頻分雙工和時(shí)分雙工都能起到很好的支持作用。Fdd是在分離或者對(duì)稱的頻率之上來收發(fā)數(shù)據(jù)信號(hào)，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(huì)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(shí)不斷發(fā)送數(shù)據(jù)。設(shè)置不同的周期就可以給移動(dòng)終端發(fā)送信息。

2 FDD和TDD之間的技術(shù)對(duì)比

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

2.1 首先在頻譜利用的問題上，F(xiàn)DD成對(duì)使用上行頻率和下行頻率，這樣就能更好地支撐移動(dòng)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(hù)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(duì)稱的，這個(gè)問題就會(huì)更加明顯，F(xiàn)DD頻率利用率僅僅可以達(dá)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(shí)間延遲，由于幀結(jié)構(gòu)當(dāng)中不存在保護(hù)間隔符號(hào)，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(dá)到8g/min的傳輸速度；但TDD本身具有較高的時(shí)間同步要求，最高傳輸速度大概相當(dāng)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(hù)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(dòng)終端方面，TDD技術(shù)對(duì)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(huì)隨著上行和下行的鏈路信號(hào)頻率的不同會(huì)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(huì)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(shì)，能夠分別適應(yīng)不同需求。FDD這種技術(shù)具有一定的對(duì)稱性，所以對(duì)于交互實(shí)時(shí)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(dòng)視頻會(huì)議等方面的業(yè)務(wù)上；而TDD這種技術(shù)并不具備對(duì)稱性，所以對(duì)互聯(lián)網(wǎng)類的業(yè)務(wù)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用在視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)以及留言業(yè)務(wù)當(dāng)中。

3.2 根據(jù)不同的場(chǎng)景利用不同的技術(shù)進(jìn)行無縫覆蓋。使用FDD技術(shù)進(jìn)行室外大面積遠(yuǎn)距離的覆蓋，利用FDD較強(qiáng)的抗干擾能力滿足外部復(fù)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(qiáng)的頻譜效率，較靈活的幀配置能力進(jìn)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(duì)稱、響應(yīng)及時(shí)、可靠性較高的應(yīng)用。由于用戶的移動(dòng)業(yè)務(wù)主要集中在密集城區(qū)和熱點(diǎn)區(qū)域，對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有較大的需求，是運(yùn)營商主要建設(shè)和投資的方向，LTE建設(shè)時(shí)需要進(jìn)行FDD和TDD同時(shí)部署建設(shè)。由于各頻段對(duì)應(yīng)的覆蓋范圍和下傾角各不相同，同時(shí)該類區(qū)域?qū)νㄐ刨|(zhì)量要求較高，網(wǎng)絡(luò)會(huì)隨著建設(shè)頻繁的調(diào)整，選擇天線時(shí)會(huì)涉及到不同頻段的獨(dú)立調(diào)整?？墒褂冒硕丝谥С炙念l段的天線或六端口支持三頻的天線進(jìn)行覆蓋，通過TDD2T2R配合FDD2T2R的模式進(jìn)行獨(dú)立調(diào)整。一般城區(qū)建設(shè)時(shí)需要對(duì)覆蓋與容量同時(shí)考慮，并對(duì)投資成本進(jìn)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(fù)雜度和成本。以LTE全頻段為目標(biāo)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(duì)TDD和FDD設(shè)置2T2R模式，進(jìn)行獨(dú)立調(diào)整。郊區(qū)和農(nóng)村場(chǎng)景話務(wù)量較少，移動(dòng)業(yè)務(wù)應(yīng)用以語音業(yè)務(wù)為主，運(yùn)營商建設(shè)主要是實(shí)現(xiàn)廣度覆蓋?？墒褂?T4R至8T8R天線，最大程度上擴(kuò)大覆蓋范圍。選用FDD部署時(shí)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(duì)LTE技術(shù)本身對(duì)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(jìn)行相互補(bǔ)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(dāng)多個(gè)LTE基站小區(qū)進(jìn)行重復(fù)覆蓋時(shí)，或部分區(qū)域產(chǎn)生覆蓋縫隙時(shí)，就會(huì)因?yàn)镕DD各小區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)物理層小區(qū)識(shí)別碼（PCI，PhysicalCellIdentity）沖突，此時(shí)如果移動(dòng)終端（UE）上報(bào)的PCI與基站設(shè)備（eNodeB）實(shí)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(duì)該類區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)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(dāng)用戶在不同小區(qū)間移動(dòng)的時(shí)候，可以很好的解決切換失敗問題，實(shí)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(jìn)行異頻組網(wǎng)建設(shè)時(shí)可以使用FDD進(jìn)行小區(qū)覆蓋，TDD進(jìn)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(duì)fdd和tdd這兩種組網(wǎng)形式進(jìn)行了對(duì)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(shí)現(xiàn)多種場(chǎng)景內(nèi)的組網(wǎng)建設(shè)工作。總體上來說，我國移動(dòng)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(shí)間之內(nèi)，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)會(huì)越來越完善，所以這種組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯，給人們帶來更便利的網(wǎng)路服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉鐵軍，張孟昭.TDD&FDD LTE混合組網(wǎng)下的負(fù)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(huì)，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(fù)荷均衡切換策略探索與應(yīng)用[C]//中國通信學(xué)會(huì)信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)2015年年會(huì)論文集.2015.

[4]李輝.TD-LTE和LTE FDD混合組網(wǎng)及切換驗(yàn)證測(cè)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(jì)技術(shù)，2016（4）：29-33.

作者簡(jiǎn)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、業(yè)務(wù)支撐及與移動(dòng)通信運(yùn)營管理密切相關(guān)工作20余年，現(xiàn)職稱為通信工程師。