FDD-LTE與TD-LTE網(wǎng)絡(luò)融合淺析

◆周新華 馬 進(jìn) 張大偉

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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(yáng)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(guó)移動(dòng)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(wú)縫覆蓋，目前5G也已經(jīng)開(kāi)始提出了商用計(jì)劃周期，我們?cè)谝?jiàn)證新技術(shù)、新設(shè)備層出不窮的同時(shí)，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(duì)象以及更低的時(shí)延接入需求?；氐?G技術(shù)上來(lái)，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(duì)更加靈活一些。因此能否實(shí)現(xiàn)在信號(hào)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?；蛘吒鼮闇?zhǔn)確地說(shuō)通過(guò)兩種技術(shù)的融合組網(wǎng)來(lái)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(hào)覆蓋中的各種問(wèn)題。

TD-LTE；FDD-LTE；網(wǎng)絡(luò)融合

1 當(dāng)前國(guó)內(nèi)頻譜現(xiàn)狀

目前移動(dòng)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(yíng)商有三家，分別為：中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信。三大運(yùn)營(yíng)商分別運(yùn)營(yíng)不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以移動(dòng)通信的網(wǎng)絡(luò)頻譜劃分來(lái)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(méi)有空余頻譜，具體詳見(jiàn)表1。

表1 三大運(yùn)營(yíng)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(shí)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(hào)覆蓋時(shí)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(shí)支持100公里的小區(qū)。

2.3 移動(dòng)性支持

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

3 TD-LTE與FDD-LTE系統(tǒng)同異性對(duì)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(wú)線幀中支持多種子幀上下行配置方式；FDD-LTE支持無(wú)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(duì)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(guò)0.8dB的要求，計(jì)算干擾信號(hào)不能超過(guò)-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(yíng)商自行根據(jù)業(yè)務(wù)及運(yùn)營(yíng)需要進(jìn)行定義，這個(gè)不像CDMA采用固定的駐留機(jī)制。運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)調(diào)整載頻優(yōu)先級(jí)、載頻搜索門限、終端協(xié)定的載頻列表等來(lái)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(wèn)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(duì)UE能力的要求：支持FDD/TDD異頻測(cè)量，支持異頻切換，支持FDD/TDD雙模切換；

（3）對(duì)基站能力的要求：雙模切換過(guò)程需要基站完成對(duì)UE的異頻測(cè)量，故基站自身需要支持異頻測(cè)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(guò)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(tái)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(huì)有超過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，而TDD采用時(shí)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(gè)在射頻硬件部分實(shí)現(xiàn)起來(lái)是很容易的。

相對(duì)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(shí)減少室分系統(tǒng)新增的建設(shè)需求，降低運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)成本。

6 下一步移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)建議

目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的現(xiàn)狀：2G是運(yùn)營(yíng)商維護(hù)的重點(diǎn)，3G是運(yùn)營(yíng)存量站的重點(diǎn)，4G是運(yùn)營(yíng)商建設(shè)的重點(diǎn)。目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的流量增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)明顯，要求更大的系統(tǒng)容量，更快傳輸帶寬是未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，這才有了我們2019年5G技術(shù)的商用時(shí)間表。但是從網(wǎng)絡(luò)覆蓋實(shí)際效果來(lái)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(guó)家戰(zhàn)略，是當(dāng)今世界為了面臨未來(lái)人工智能、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的迫切要求而推進(jìn)的，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看5G與現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合才是未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)。

[1]章堅(jiān)武.移動(dòng)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(wú)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(zhǎng)期演進(jìn)理論與實(shí)踐[M].人民郵電出版社，2009.