FDD-LTE与TD-LTE网络融合浅析

◆周新华 马 进 张大伟



FDD-LTE与TD-LTE网络融合浅析

◆周新华1马 进2张大伟3

(1.上海嘉德环境能源科技有限公司 上海 200120；2.沈阳出入境检验检疫局 辽宁 110016；3.奥维通信股份有限公司 辽宁 110179)

随着我国移动通信建设的快速发展，2G基本实现了全域覆盖，3G作为4G技术的衔接基本完成了其使命，4G网络也已经在如火如荼的建设，基本完成了无缝覆盖，目前5G也已经开始提出了商用计划周期，我们在见证新技术、新设备层出不穷的同时，更应该关心的是因为频率资源的紧张以及更高带宽更多的接入对象以及更低的时延接入需求。回到4G技术上来，4G标准主要包含两种技术：FDD-LTE、TD-LTE，FDD-LTE需要占用更多的频谱资源，而TDD-LTE频率资源则相对更加灵活一些。因此能否实现在信号待覆盖区内实现FDD-LTE与TDD-LTE融合覆盖是在5G未商用之前解决频率资源紧缺的较好的办法。或者更为准确地说通过两种技术的融合组网来获取更加灵活的组网方式，以提高频谱资源利用率以及克服在信号覆盖中的各种问题。

TD-LTE；FDD-LTE；网络融合

1 当前国内频谱现状

目前移动通信网络运行的网络技术有GSM、CDMA2000、WCDMA、TD-LTE、FDD-LTE、NB-LOT、WIFY等。目前电信运营商有三家，分别为：中国移动、中国联通、中国电信。三大运营商分别运营不同的网络技术，以移动通信的网络频谱划分来看，从800MHz至3GHz在考虑系统带宽保护的情况下基本已经没有空余频谱，具体详见表1。

表1 三大运营商网络频段

2 TD-LTE与FDD-LTE融合组网的需求及目标

2.1 带宽需求

LTE技术需求1.4 MHz-20MHz的可变带宽，因此在频谱分配时要综合考虑到频谱的利用率。

2.2 覆盖范围

在进行4G信号覆盖时要求在5公里进行小区半径的优化，允许5公里至30公里可接受的性能下降，同时支持100公里的小区。

2.3 移动性支持

对0到15km/h的低速环境优化，对15到20km/h的保持高性能，对120到350km/h的保持连接。

3 TD-LTE与FDD-LTE系统同异性对比

图1为TD-LTE与FDD-LTE融合组网示意图。

图1 TD-LTE与FDD-LTE融合组网示意图

（1）TD-LTE与FDD-LTE的在核心网的互操作可以被认为是系统内操作；

（2）TD-LTE与FDD-LTE的一层（物理层）的差异仅体现在帧结构上，二者共享相同的二层与三层结构。TD-LTE无线帧中支持多种子帧上下行配置方式；FDD-LTE支持无线帧全部上行或全部下行配置。

系统侧和终端侧都比较容易实现对双模的支持，关键是在二者融合组网中如何定义各自的作用。本文从LTE网络定位认为FDD-LTE定义为高速数据业务的承载网，TD-LTE定义为数据热点的话务吸收。

4 FDD/TDD融合的互干扰分析

4.1 系统隔离度分析

LTE系统的ACLR（邻道抑制比）指标为45dB，LTE RRU的发射功率为40W/20MHz=33dBm/MHz，根据系统组网底噪抬升不超过0.8dB的要求，计算干扰信号不能超过-116dBm/MHz，设系统隔离度为I，则I应满足如下关系：

I≥（116+33-45）dB，即I≥104dB.

4.2 互操作机制

LTE空闲态双模网下的驻留机制由运营商自行根据业务及运营需要进行定义，这个不像CDMA采用固定的驻留机制。运营商可以通过调整载频优先级、载频搜索门限、终端协定的载频列表等来实现不同的驻留策略。

4.3 切换实现机制

（1）空闲切换

TDD和FDD之间的空闲切换主要是小区重选，跟FDD异频切换流程相同；如果终端本身就支持FDD/TDD双模，则切换不存在问题。

（2）连接态切换

TDD和FDD间的异频切换终端均支持。

4.4 双模切换要点

（1）TD-LTE与FDD-LTE切换类型主要是X2切换及S1切换；

（2）对UE能力的要求：支持FDD/TDD异频测量，支持异频切换，支持FDD/TDD双模切换；

（3）对基站能力的要求：双模切换过程需要基站完成对UE的异频测量，故基站自身需要支持异频测量的配置、支持切换决策、支持切换执行、支持UE能力的获取过程。

5 TDD与FDD融合组网效益分析

5.1 FDD与TDD完全共享资源

核心网和服务平台可以实现完全资源共享；FDD与TDD共用核心网，可以共同实现高速数据业务，两张网络之间实现负载均衡；此外其他如站点、线路传输、配套建设、土建部分可以实现完全共享。

5.2 部分共享资源

设备安装部分及基带传输部分会有超过50%的资源可以实现共享。

5.3 不能共享资源

射频器及合路器：FDD采用频分技术，故其需要有频谱保护间隔的两端频段来实现信号传输，而TDD采用时分技术，故在合路器部分其TD-LTE仅需要满足一定隔离要求的滤波器即可，但是FDD-LTE需要一定隔离度的双工器；在射频部分二者需要50MHz的射频保护带宽即可实现较好的邻道抑制比，这个在射频硬件部分实现起来是很容易的。

相对于FDD的单模组网，TDD+FDD的双模融合共站部署组网建站成本上约增加30%左右，但是系统总容量增加100%。从室内分布角度看LTE融合组网后更加有利于提高现有室分系统利用率。同时减少室分系统新增的建设需求，降低运营商的网络覆盖建设成本。

6 下一步移动网络建设建议

目前移动网络建设的现状：2G是运营商维护的重点，3G是运营存量站的重点，4G是运营商建设的重点。目前移动网络的流量增长态势明显，要求更大的系统容量，更快传输带宽是未来移动网络的发展趋势，这才有了我们2019年5G技术的商用时间表。但是从网络覆盖实际效果来看，我们如何实现2G/3G/4G等网络技术与计算机网络、电视电话网络等融合组网才是网络建设的下一步短期重点。5G发展战略是我们的国家战略，是当今世界为了面临未来人工智能、大数据、移动互联网快速发展的迫切要求而推进的，从长远角度看5G与现有移动网络技术的融合才是未来移动网络建设的发展趋势。

[1]章坚武.移动通信（第二版）[M].西安电子科技大学出版社, 2007.

[2]Theodore S.Rappaport，蔡涛等译.无线通信原理与应用[M].北京:电子工业出版社, 1999.

[3]赛西亚，陶菲克，贝科，马霓，邬钢等译.LTE-UMTS长期演进理论与实践[M].人民邮电出版社，2009.