張柳燕

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司惠州分公司，惠州 516003）

4G TD/FDD融合組網(wǎng)專題分析

張柳燕

（中國移動通信集團(tuán)廣東有限公司惠州分公司，惠州 516003）

本文通過TD-LTE與LTE-FDD的技術(shù)對比分析，結(jié)合我國目前的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實況，對LTE-FDD與TD-LTE融合組網(wǎng)建設(shè)提出一些參考意見。

TD-LTE；LTE-FDD；融合組網(wǎng)

1 引言

LTE包括TD-LTE和LTE-FDD兩種制式,是第四代移動通信技術(shù)（4G）的標(biāo)準(zhǔn),它通過OFDM與MIMO等關(guān)鍵技術(shù),在3G通信技術(shù)基礎(chǔ)上提高空中接入技術(shù)。

2 FDD與TDD介紹

作為4G的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),TDD與FDD內(nèi)部協(xié)議基本相同,協(xié)議棧只有物理層的5%不同。

2.1 雙工方式

TDD與FDD在制式技術(shù)上最顯著的區(qū)別在于, TDD制式采用“時分雙工”方式,而FDD采用“頻分雙工”方式。“時分雙工”方式,即上下行工作在相同的頻段,利用時間來分割接收和發(fā)送信道,時間資源在上下行兩個方向上進(jìn)行分配。簡言之, TDD是在同一頻段上,一個時段進(jìn),一個時段出,其速度越快衰落變化頻率就越高,衰落深度就越深,所以當(dāng)移動速度太快時,容易發(fā)生網(wǎng)絡(luò)堵車。而“頻分雙工”方式利用頻率來分割信息接收和發(fā)送信道,中間存在一個保護(hù)頻段,以避免鄰近的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)相互干擾。簡言之,FDD是雙向通道,是兩個頻段,該模式特點(diǎn)就是在分離的兩個對稱頻率信道上分離實現(xiàn)信息接收和發(fā)送。因此,原則上FDD模式傳輸能力更強(qiáng),速度更快。但是,由于

FDD模式是上下行在不同頻段內(nèi)同時進(jìn)行,對頻譜資源要求更高,所以現(xiàn)在最大的問題就是頻譜資源有限問題。由于TDD模式支持非對稱的上下時隙配置,可將更多帶寬分配給下行,所以其頻譜資源利用效率更充分,在頻譜資源如此緊張的形勢下具有很大優(yōu)勢。

2.2 幀結(jié)構(gòu)

TDD與FDD是兩種不同的雙工方式,直接影響空中接口無線幀結(jié)構(gòu),3GPP協(xié)議針對TDD與FDD兩種制式分別定義了兩種不同的幀結(jié)構(gòu)。FDD幀結(jié)構(gòu)為Type1,TDD幀結(jié)構(gòu)是Type2,FDD每幀包含10個子幀,每個子幀有2個時隙,每個時隙長為0.5ms,無線總幀長為10ms。由此可見,FDD只有1∶1一種子幀配比,頻譜使用效率較低。TDD無線幀長也是10ms,包括兩個5ms的半幀,每4個數(shù)據(jù)子幀和一個特殊子幀組成一個半幀,一個特殊子幀又分為三個時隙,分別是：上行導(dǎo)頻時隙、下行導(dǎo)頻時隙與保護(hù)時隙。TDD幀結(jié)構(gòu)中特殊時隙的存在,滿足了非對稱信號傳輸要求上下行配比可以靈活調(diào)整以適應(yīng)不同需求。因此,與FDD幀結(jié)構(gòu)的固定上下行配比相比,TDD能夠最大限度增大頻譜效率來更好適應(yīng)目前頻譜資源短缺的現(xiàn)狀。

2.3 容量對比

LTE網(wǎng)絡(luò)中,重要的容量性能指標(biāo)一般包括用

戶平均吞吐量/頻譜效率、小區(qū)平均吞吐量/頻譜效率、小區(qū)邊緣用戶吞吐量/頻譜效率、可承載VoIP用戶數(shù)、同時在線用戶數(shù)、同時調(diào)度用戶數(shù)等指標(biāo)。在實際LTE網(wǎng)絡(luò)中,同時在線用戶數(shù)、同時調(diào)度用戶數(shù)主要是由設(shè)備處理能力決定的,目前主要廠家對TDD與FDD兩種制式支撐能力差異較小,因此,兩種制式同時在線用戶數(shù)、同時調(diào)度用戶數(shù)等指標(biāo)接近；由于TDD單載波最大帶寬只有FDD單載波的一半,因此,單載波最大理論峰值速率相對較低。盡管如此,由于TDD支持非對稱的時隙配比,調(diào)整更加靈活,可以將更多頻譜分配給下行,使得TDD總頻譜效率優(yōu)于FDD。

2.4 覆蓋對比

根據(jù)目前TDD與FDD實際分配的頻段,當(dāng)FDD采用2.1GHz頻段時,其覆蓋能力優(yōu)于TDD 40%左右。由于TDD與FDD技術(shù)及性能上的差別,運(yùn)營商在融合組網(wǎng)時,必須合理定位FDD與TDD兩種制式網(wǎng)絡(luò),能夠以最小投資滿足用戶和業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)需求,實現(xiàn)頻譜資源使用效率最大化,企業(yè)利益最大化。根據(jù)我國目前LTE網(wǎng)絡(luò)制式發(fā)展現(xiàn)狀,TDD主要工作于2GHz及其以上頻段,而FDD主要工作在1.8GHz頻段。因此,從長遠(yuǎn)發(fā)展來看,在人口密度大、數(shù)據(jù)需求量大的熱點(diǎn)區(qū)域（比如市區(qū)）,FDD網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)完善能夠有效利用其覆蓋能力強(qiáng)、傳輸速度快的特點(diǎn),使頻譜資源使用效率最大化,很大程度上提高數(shù)據(jù)承載能力。因此,城區(qū)、市區(qū)等相對繁華的熱點(diǎn)區(qū)域解決覆蓋率問題主要需要通過FDD完善；相對應(yīng)的,在農(nóng)村、郊區(qū)、道路等人口密度較低、數(shù)據(jù)需求量較小、區(qū)域較廣的特點(diǎn),TDD網(wǎng)絡(luò)制式可以充分利用其頻譜調(diào)整靈活,利用率最高等優(yōu)勢。

3 FDD與TDD融合組網(wǎng)

3.1 站址規(guī)劃

站址選擇首先要考慮TDD與FDD兩種制式的網(wǎng)絡(luò)定位和覆蓋率問題。根據(jù)兩種網(wǎng)絡(luò)制式的特性,FDD網(wǎng)絡(luò)制式主要是完成網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋,TDD網(wǎng)絡(luò)制式則主要以擴(kuò)大容量為重點(diǎn)。由于LTE采用同頻組網(wǎng)模式,當(dāng)存在相同數(shù)目的重疊覆蓋區(qū)時, LTE網(wǎng)絡(luò)整體性能將降低10%～15%。所以,需要在重疊覆蓋區(qū)去除現(xiàn)網(wǎng)中過近或過高的站點(diǎn),與此同時,在缺少LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方要增設(shè)站點(diǎn),以完善LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋率。目前,中國移動TDD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)基本完成,在TDD與FDD融合組網(wǎng)中,可以優(yōu)先選用現(xiàn)有的TDD站址資源,再根據(jù)FDD網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要求,結(jié)合LTE網(wǎng)絡(luò)仿真及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測試結(jié)果,對具體站點(diǎn)進(jìn)行整改。通過對原有天線掛高、下傾角以及方向角的調(diào)整,實現(xiàn)FDD網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最優(yōu)化?？傊?在中國未來的4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中,大范圍、廣覆蓋的4G網(wǎng)絡(luò)使用FDD制式,同時在人口密集的地方需要TDD制式來擴(kuò)大容量,吸收多余的話務(wù)量。

3.2 主設(shè)備建設(shè)方案

各大電信運(yùn)營商現(xiàn)有站址資源基礎(chǔ)上規(guī)劃FDD時,除了需要增設(shè)少量站點(diǎn)外,大部分站點(diǎn)可以通過對TDD原有基站升級來完成組網(wǎng)融合。根據(jù)3GPP協(xié)議規(guī)定,FDD制式的頻譜分配主要集中于2.6GHz,700/800MHz,1700/1800MHz；TDD主要分配在2.6G/2.3G/2.5GHz。據(jù)國際廣泛組網(wǎng)融合經(jīng)驗和我國基礎(chǔ)情況,1.8GHz將成為未來FDD網(wǎng)絡(luò)主流頻段,2.1GHz頻譜將成為FDD網(wǎng)絡(luò)的輔助。在目前中國電信與中國聯(lián)通的FDD制式試驗網(wǎng)頻段來看,基本是符合的。另外,根據(jù)中國移動現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)制式以及TDD網(wǎng)絡(luò)制式無線設(shè)備的特性,在利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)或者TDD網(wǎng)絡(luò)制式升級建設(shè)成FDD制式時,需要根據(jù)具體情況增設(shè)主控單位、傳輸單元、基帶板件、射頻模塊等。其次,天線系統(tǒng)的設(shè)計上,不同的天線技術(shù)互為補(bǔ)充,應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際信道的變化靈活運(yùn)用。

4 結(jié)束語

TDD與FDD融合組網(wǎng)戰(zhàn)略勢在必行,我國三大電信運(yùn)營商能否優(yōu)化融合組網(wǎng),將成為他們進(jìn)一步占有電信市場的關(guān)鍵。

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10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.12.016

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1672-7274（2016）12-0056-02