FDD與TDD完美融合構建面向未來的優質LTE網絡

上海貝爾 | 李曉鶯

在中國，無線網絡容量發展的重心不置可否地需要落在TDD LTE上，而FDD頻譜資源非常有限，更意味著TDD的融合必將在各家移動運營商的網絡中上演。

TD-LTE將成為全球LTE產業的重要一員。伴隨著TDD在全球部署的逐漸增多，尤其是運營商同時運營TDD和FDD情況的不斷增多，探討TDD和FDD的混合組網，實現兩種制式的和諧、統一運營，成為業界關注的焦點。難么，如何才能在頻譜、網絡定位、終端方向、站址影響、設備需求、網絡架構與互操作等多方面實現TDD和FDD的完美融合呢？

TDD和FDD的融合是大勢所趨

TD-LTE在全球正在飛速發展，截止2013年7月的，LTE網絡數達到194個，其中TDD 18個，另有41個TDD網絡正在部署或規劃中。來自100個供應商的各類LTE終端948種，其中TDD占了幾乎40%。而近期中國移動發起的TD-LTE 20萬終端大采購，特別提出了中國特色的5模10頻需求，必將帶動這一比例的大幅升高。

從GSA發布的TDD商用網絡數據中可以看到，半數網絡在運營TDD的同時還運營FDD，應用的頻段多為2．3GHz和2．6GHz（B38）。僅有日本SBB/WCP將原有的PHS頻段翻新為B41TDD。而在全球最大的兩個TDD市場中，中國的TDD（中國移動及未定的其他移動運營商）和北美的Sprint，均確定將會使用2．6GHz B41頻段。

2013年7月，Sprint成功競得Clearwire所有權及其在2．6GHz的194MHz TDD頻譜資源，遠超Sprint已有的850MHz和1900MHz的FDD頻段帶寬。新Sprint將成為全球僅次于中國移動的第二大TDD運營商。雖然目前全球FDD制式發展較快，但是未來全球主導網絡的發展卻很可能將主戰場落在TDD，這一點從iPhone5的支持規劃上就可見一斑。

在中國的頻譜資源中，能夠供給FDD使用的資源非常有限，加上2G和3G用戶遷移和頻譜翻新的工作開展和完成還有待時日，2G、3G網絡將在未來相當一段時間與LTE共存，并且在LTE網絡建設完備之前承擔主要網絡服務。因此，在中國，無線網絡容量發展的重心不置可否地需要落在TDD LTE上，而FDD頻譜資源非常有限，更意味著TDD的融合必將在各家移動運營商的網絡中上演。

TDD和FDD是一個技術規范下的兩種不同的接入方式，兩者在物理層對信道的利用方式有所不同，在標準里的差別約為10%——在3GPP標準下都使用OFDM接入方案，共用一套信道帶寬(1．4MHz ～20MHz)，同樣的子幀時長定義的兩種雙工系統方式，同步方案要求有所不同。因此，在網絡整體架構需求一致的情況下，但仍有些不同的需求對組網產生一定的影響。

從頻段上看，TDD和FDD各有規范。3GPP的頻段原則上都可以再利用于LTE。帶寬受限的頻段主要用于TDD，而FDD頻段需求較大的雙工隔離保護。

TDD與TDD在頻率效率與多天線技術上定位不同。TDD系統可以利用波束賦形技術提高系統覆蓋與容量，但是由于先天帶寬僅有FDD的一半，并且受到上下行發送時間的固定限制，時延也相對FDD略高，因此在相同的多天線技術下，TDD系統的覆蓋與容量要低于FDD。不過，采用成熟的8天線波束賦形技術，相比成熟的FDD 2x2 MIMO技術，TDD可以彌補在頻率效率上的差距。而對于FDD而言，由于LTE為上行受限系統，有條件的情況下，適當地提高上行鏈路的接收天線數量，可以提高FDD上行速率。

TDD和FDD在頻譜效率上的不同會產生對于傳輸網絡不同的帶寬需求。總體來說，TDD基站和FDD基站共站的情況下，站點的傳輸帶寬需要由總帶寬需求確定。其中，QoS的需求一致。

構建統一的混合組網架構

實現TDD和FDD的融合發展，首先需要構建統一的混合組網架構。從結構上看，分別涉及到統一的核心網、統一的傳輸網、統一的基帶單元、統一的官網系統，以及統一的網絡資源規劃。

統一的核心網——在LTE/EPC網絡架構中，接入側（eUTRAN)對于核心網是透明的。S1接口是完全一致的。故對于TD-LTE和FDD LTE而言，核心網沒有區別，且同一核心網可以同時連接FDD LTE無線接入網絡及TD-LTE無線接入網絡。TDD、FDD之間的頻率間的切換與FDD系統內部或TDD系統內部的切換流程是完全相同的。

統一的傳輸網絡——LTE采用扁平化IP網絡架構，無論是電信聯通選擇建設的IP RAN，還是移動建設的PTN，都是出于自身優勢考慮的可以支持LTE的IP傳輸網絡。無論是FDD的eNodeB，或是TDD的eNodeB，到傳輸網均采用相同的IP GE接口，邏輯協議棧采用3GPP S1/X2接口定義。由于空口效率和多天線技術不同的性能，各個LTE eNodeB所需的傳輸帶寬可能由于采用的雙工模式、多天線數量以及模式而有所差異。

統一的基帶單元——FDD LTE與TD-LTE的差別主要在于物理層的不同雙工方式處理上，因此在射頻部分有著明顯的差異，而基帶部分完全可以實現共有平臺。阿爾卡特朗訊的BBU共有硬件平臺既可以支持FDD射頻單元，也可以支持TDD射頻單元，為運營商混合組網提供了靈活的選擇方案。目前，阿爾卡特朗訊BBU在Verizon和AT&T的網絡上占有50%的市場份額。

統一的網管系統——無線網絡中最復雜的管理問題就是多網元的管理。而其中最復雜的就是各種傳輸模塊的統一資源管理。阿爾卡特朗訊采用基于傳輸管理架構的網管系統SAM 5620，可以同時管理LTE TDD、LTE FDD、CDMA、WCDMA和GSM等系統。阿爾卡特朗訊的SAM 5620平臺除了綜合了傳統網管所具備的CM、FM、PM和SM等管理模塊功能，還特別設計了外方式互操作的接口模塊，為用戶提供靈活的運營解決方案。

統一的網絡資源規劃——在一個FDD和TDD混合組網的網絡中，結合考慮網絡的綜合頻譜資源，可以將FDD和TDD的各頻點資源當作一個資源池來看待并分配。

阿爾卡特朗訊的eMCTA（增強型多載波分配）功能可以實現基于網絡優先級、終端能力、網絡負荷等各種運營商在不同建網階段所青睞的網絡資源分配的策略，將FDD LTE、TD-LTE整合成為一套資源池來綜合調度平衡，同時也可以結合現有的2G、3G網絡，實現2G、3G網絡與LTE之間的業務平衡、優先接入等網絡資源管理策略。

隨著中國移動的TD-LTE建設腳步落下一道道帷幕，結合各運營商的實際情況，相信在中國電信市場上將會展開豐富的TDD、FDD混合組網的解決方案研究與分析，有利于促進中國電信行業的健康發展與TDD產業的蓬勃增長。