TD-LTE与LTE FDD融合组网策略

王伦锁

(中国移动通信集团海南有限公司，海南 海口 570125)

TD-LTE与LTE FDD融合组网策略

王伦锁

(中国移动通信集团海南有限公司，海南 海口 570125)

随着移动互联网的快速发展以及4G网络规模的急剧扩大，全球范围内的频率资源日益稀缺。借鉴TD-LTE与LTE FDD融合发展的成功经验，对融合组网策略和TD-LTE国际化发展面临的挑战进行了分析，提出了TDD与FDD共平台融合组网的发展模式和策略，并对通信运营商网络的未来发展提出了针对性的建议。TD-LTE与LTE FDD融合组网已成为大趋势，LTE融合组网的方式作为通信运营商的重要战略布局，应该提前在LTE总体规划中予以考虑。

TD-LTE;LTE FDD;融合组网;策略

1 LTE的发展现状及趋势

在当前新型城镇化、“宽带中国”战略以及“互联网+”实施进程中，采用单一频段制式的移动通信网络无法满足超宽带移动互联网的迅猛发展需求。2013年12月，三大运营商各领一张TDD牌照。2014年6月，中国电信、中国联通在16个城市开展融合组网试验，第二、三批试验范围扩展到277个城市。2015年2月，中国电信、中国联通正式获得FDD牌照。2015年两会期间，中国移动原董事长奚国华多次和媒体表示，中国移动已经向工业和信息化部申请FDD牌照。国内运营商积极推动融合组网试点工作，促进了TDD/FDD融合技术的发展，更好地满足了移动宽带业务的发展需求，拉动了4G领域的投资增长，让用户更好地分享4G发展的成果。

TD-LTE技术与产业链日趋成熟，为融合组网奠定了基础。LTE FDD和TDD在标准上是统一的，只是LTE系统有两种工作模式。全球化的TDD频谱规划为融合组网提供了基础资源。FDD频谱资源的瓶颈日益凸显，LTE TDD/FDD混合组网将成为通信运营商的重要选择。根据GSA(全球移动供应商协会)统计，当前采用最广泛的TDD频谱是 Band40、Band38和Band41。TDD频谱运营商(WiMAX和TD-SCDMA等)在向4G网络演进时一般首选TD-LTE。

1.1 LTE频谱资源分析

1.2 TD-LTE和LTE FDD网络覆盖和容量能力对比

(1)覆盖能力对比

从TD-LTE与LTE FDD频段分配情况来看，TD-LTE网络采用的频段多数高于LTE FDD。根据研究成果来看，在相同环境下，频谱每提高10%，网络覆盖半径下降约为7%。因此LTE FDD网络具有频段的优势，覆盖性能优于TD-LTE网络。

图1 国内无线频谱现状

1.8 GHz LTE FDD(F频段)和 2.6 GHz TD-LTE(D频段)的网络覆盖有较大差异。从实际网络测试结果看，TD-LTE覆盖相对较弱。针对典型居民小区覆盖场景，TD-LTE和LTE FDD共址建设，基站高约30 m(比宿舍楼高10 m左右)。测试结果表明，在3∶1上下行时隙配置和2天线部署情况下，1.8 GHz LTE FDD的平均RSRP比2.6 GHz TD-LTE的RSRP高4.5 dBm。2.6 GHz TD-LTE的覆盖能力较弱，同时因为其绕射能力更差，室外覆盖室内存在较大困难。如图2所示，D频段比F频段覆盖能力至少弱了4 dBm。

图2 F与D频段RSRP概率分布

(2)容量对比分析

LTE FDD与TD-LTE系统容量的差异主要是以下两个方面。

·在LTE FDD网络中，上行控制信道占用的资源要多于TD-LTE网络，而下行控制信道占用的资源要少于TD-LTE。根据用户业务类型的不同，TD-LTE和LTE FDD网络互有优势。

· 实际网络中，同时在线用户数、同时调度用户数等容量指标主要是由设备处理能力决定的。目前各厂商对TDD与FDD两种制式有相同的支持能力，容量指标性能相近。

甲状腺占位性病变分为良性病变和恶习病变，在病变早期患者均无明显症状产生，随着甲状腺占位性病变程度的不断加深，病变体积加大，患者会出现不同程度的吞咽困难、呼吸困难等症。如果甲状腺占位性病变继续恶化为恶性程度，就会给患者生命安全带来严重威胁。临床实践中，应用超声诊断甲状腺占位性病变，可以通过患者甲状腺占位性病变的具体位置、病变范围、体积大小、边缘组织血流状况等分析其良恶性程度。经临床实践证明，超声诊断甲状腺占位性病变的准确率较高，且在实际操作中简单方便，不会对患者造成辐射损害和创伤影响，可重复性操作使用[5]。

1.3 TD-LTE与LTE FDD的技术差异

LTE是由3GPP制定的开放式移动通信标准，重点是利用FDD与TDD系统的协同机制，获得最好的网络覆盖效果。以美国Sprint公司为例，该公司利用FDD实现广域覆盖，利用TDD为高业务量区域提供大容量和高速的用户体验。从标准角度看，TD-LTE和LTE FDD是统一的，两者拥有相同的层2和层3结构，仅物理层帧结构有10%的差异，90%以上的无线网技术可以通用，并且两者核心网完全相同。从产品角度看，两者可以共用一个BBU。因此LTE融合组网可以发挥出LTE FDD与TD-LTE各自的优势，形成合力。

1.4 融合组网是大势所趋

目前，全球644家运营商正投资建设LTE网络，422张LTE网络已商用。网络制式方面，全球多数运营商采用FDD模式。TDD模式也得到持续发展，尤其是在中国。59家运营商在34个国家部署了TD-LTE网络，占比在1/8以上，17家运营商同时部署了TDD/FDD网络。

GSA认为，运营商TDD与FDD共同部署的需求会日益强烈。TDD模式被视为一种有效补充，是在非成对的无线频谱上提供高速移动宽带接入服务的重要选择。融合组网能有效缓解FDD频谱紧张问题，还能使LTE全球漫游成为可能。

因此说TD-LTE与LTE FDD融合组网，是未来LTE网络发展的大趋势。

2 融合组网的发展模式

在VoLTE前阶段，国际上主要有TD-LTE、LTE FDD、2G/3G 3种融合组网模式，如图3所示。模式1是LTE FDD和2G/3G紧耦合、TD-LTE作为数据网络，是TDD网络部署WiMAX的运营商(如美国Sprint公司、KDDI等)通常采用的模式。模式2是LTE FDD和TD-LTE分别与2G/3G网络进行紧耦合(如日本软银集团等)，实现TD-LTE、LTE FDD分别和 2G/3G的 CSFB、TD-LTE和 LTE FDD相互独立，并不共享核心网，也暂时没有实现互操作。模式3是 TD-LTE、LTE FDD、2G/3G全部紧密融合组网，实现TD-LTE、LTE FDD与 2G/3G的互操作及 TD-LTE与 LTE FDD之间的数据业务切换，并共享核心网，甚至共享部分基站设备。

在实现VoLTE后，仅保留两种组网模式:模式1是在LTE FDD实现VoLTE，并实现和2G/3G网络的语音连续性，而TD-LTE仅作为纯数据网;模式2是FDD LTE和TD-LTE均实现VoLTE及与2G/3G的语音连续性，且实现TD-LTE与LTE FDD之间的语音和数据切换。

图3 TD-LTE/LTE FDD双模组网运营商的混合组网策略

运营商要科学规划非对称频谱的定位和使用方式，以满足业务需求的不断变化。即使是以LTE FDD为主的运营商，TD-LTE也要保留其独立组网的能力。

3 融合组网面临的挑战和建设策略

在融合组网的过程中，通信运营商将会面临多网互操作、多模多频终端技术门槛高等多方面挑战。

3.1 融合组网定位策略

对于TD-LTE与LTE FDD融合组网建设，首先要解决TDD和FDD两种制式网络的定位，以最小的投资，满足用户和业务发展需求，以实现网络价值的最大化。

由于LTE FDD具有覆盖半径明显大于TD-LTE、终端高速移动性适应性强等特点，因此较适宜作为底层网络的广度和深度覆盖层。TD-LTE有灵活的上下行配置、丰富的频率等特点，可作为容量层。融合组网能充分发挥FDD/TDD各自的网络优势，从覆盖和容量两个维度打造LTE精品网络。

3.2 核心网融合策略

TD-LTE与LTE FDD共用核心网，如图4所示。通过对接S1和X2接口数据，优化核心网配置，在同一套MME、HSS上规模接入FDD和TDD两种基站，并通过同一条传输接入核心网。通过核心网、传输网的融合组网，实现网络资源共用，提升两种制式的互操作性能。

3.3 无线网融合策略

由于物理层网络采用相同的OFDM及MIMO关键技术，整体系统架构具有一致性。TD-LTE与LTE FDD采用共BBU、共天馈等融合方案。中国移动已经在香港建立了TD-LTE与LTE FDD的融合网络。从系统的角度看，香港的TDD与FDD之间的切换，就像是一个系统中两个频段间的切换一样简捷。

在TD-LTE和LTE FDD建设初期，主要采用平滑升级为主。一是可利用天面、机房、电源等大量可复用的资源，二是在施工的过程中更加简单高效，三是能够有效保护现有网络的投资。

3.4 终端融合策略

TDD与FDD网络融合带来的终端上的融合是一大技术难题。3GPP定义的FDD频段有26个，TDD频段有12个。LTE频段离散、频率间跨距大，且没有集中的全球漫游频段，终端支持多模多频段是必然选择。载波聚合技术的应用，对于TD-LTE与LTE FDD融合网络终端的多频段支持能力要求将更高。通信运营商要切实推动多模多频终端产业标准的制定，整合国内外成熟厂商的芯片能力，提升终端的研发与参与度。针对LTE终端，中国移动和中国电信分别提出“五模十三频”和“六模九频”的要求，目前已有多款主流厂商产品上市。

4 对通信运营商未来发展建议

(1)把控网络部署节奏，充分利用现网资源

在TDD/FDD网络规划时，选择充分共享共站址资源的建设方案。通过核心网和传输接入网的融合组网，提升两种制式的互操作性能。分析表明，TDD+FDD融合对网络部署CAPEX(资本性支出)的影响不大，TDD/FDD天线不共享会增加21%的投资。日本软银集团采用TD-LTE与PHS共址建设方案，解决了TD-LTE征址难的问题。

(2)合理网络规划策略，分阶段部署网络

图4 核心网融合方案

基于TD-LTE的网络优势，根据用户的流量需求和网络资源分布，通信运营商需分阶段部署FDD/TDD融合网络。FDD/TDD融合组网一般需经历3个阶段:快速部署、容量与覆盖并重、深度优化阶段。第一阶段的TDD/FDD快速部署，实现了室外大而薄的广度覆盖，但深度覆盖存在问题。因此，第二阶段要优先在密集城区共址建设FDD网络，解决广度覆盖和深度覆盖问题，同时着重加强市区/热点业务层的TDD容量层覆盖。在第三阶段利用载波聚合、CoMP、MRO等技术，将FDD/TDD网络进行深度优化和融合。

(3)合理搭配高低频段，打造覆盖容量双优的LTE精品网络

无线频谱作为运营商的核心资源和核心竞争力，直接影响运营商的网络部署和运营效果。要保证LTE网络的覆盖和容量，必须合理地搭配高低频段，人口密集和高流量区域采用高低频段组合方式，低频段保证广覆盖和深覆盖，高频段解决容量问题;人口稀少和低流量区域则使用低频段解决覆盖问题，并根据LTE网络和市场发展的不同阶段，不断优化调整频谱资源结构。

5 结束语

随着4G网络规模的不断扩大，从用户的业务需求和LTE可用频段来看，单频段、单制式LTE网络难以满足未来超宽带移动互联网的需求，网络融合是必然趋势。国内运营商需将高频段TD-LTE与中低频段TD-LTE或LTE FDD进行混合组网，将两者的大容量和广覆盖结合起来才能更好地满足未来万物互联的业务发展需求。因此，将LTE融合组网方式作为通信运营商的重要战略布局，应该提前在LTE总体规划中予以考虑。

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TD-LTE and LTE FDD fusion networking strategy

WANG Lunsuo
China Mobile Group Hainan Co.，Ltd.，Haikou 570125，China

With the rapid development of mobile internet，as well as the rapid expansion of the scale of 4G network，the frequency resources worldwide are increasingly scarce.Learning from the successful experience of the development of TD-LTE and LTE FDD fusion，the challenges faced by the development of the integration of networking strategy and TD-LTE international development were analyzed，the development mode and strategy of TDD and FDD were proposed，and the future development targeted recommendations of the communication operator network was put forward.The TD-LTE and LTE FDD convergence has become a big trend.As the strategic layout of the communications operators，4G network using LTE network approach，should be taken into account in the LTE master plan in advance.

TD-LTE，LTE FDD，fusion networking，strategy

TN923

A

10.11959/j.issn.1000-0801.2016030

2015-11-04;

2015-12-02

王伦锁(1982-)，男，中国移动通信集团海南有限公司网络优化工程师，主要研究方向为无线网优化、IT系统建设等。