TD－LTE／FDD LTE融合淺析

盧 真

（湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南 長沙410126）

日前，世界移動通信大會（MWC2013）在西班牙召開，會上TD－LTE和FDD LTE融合成為業界關注焦點。繼Hi3G在瑞典部署全球首張TDD／FDD融合網絡后，中國移動又在香港建設了TDD／FDD無縫融合網絡，再次向世界證明，TDD／FDD融合組網將有可能成為全球LTE部署的重要方式。

1 LTE發展現狀及趨勢

截至2013年1月8日，全球已有66個國家的145家運營商推出了商用LTE服務，預計到2013年底，將有234張商用LTE網絡在83個國家推出。LTE已經成為移動通信歷史上發展最快的技術。

從LTE技術標準來看，在全球145張LTE商用網絡中，FDD LTE網絡有132張，TD－LTE網絡僅有13張。在網絡數量方面，TD－LTE全面落后于FDD LTE，TD－LTE國際化進程亟待加速。

由于國際上頻譜碎片化，很多運營商無法獲得連續、對稱的FDD頻譜資源，而TDD的頻譜成本要遠低于FDD，且支持非對稱業務，因此TDD優勢突顯，其陣營規模將有望擴大。而采用TDD與FDD融合組網將為用戶提供巨大便利，用戶可在兩者之間進行選擇，從而實現LTE業務的全球漫游，同時避免進行不必要的切換。另外，從建網成本來看，TDD與FDD融合組網比FDD單獨組網僅增加約30%，實現TDD／FDD雙模部署能充分利用頻譜資源，降低LTE的整體成本。此外，TDD與FDD融合可實現多運營商對基站主設備的共用，有效緩解站址資源緊張的局面，推進共建共享。對于擁有FDD、TDD頻段和兩張LTE牌照的運營商，融合技術能將資源效益最大化。

2 雙模LTE可行性

2.1 LTE TDD／FDD物理層幀結構

TD－LTE與FDD LTE的幀結構基本一致，均為10 ms無線幀，5 ms半幀，1 ms子幀。幀結構的一致可模糊FDD／TDD的產業方向，極大節省設備商在研發上的投入，為TD－LTE與FDD LTE的融合奠定基礎。

2.2 LTE網絡結構和關鍵技術

LTE網絡結構如圖1所示。

圖1 LTE網絡結構

LTE核心網網元主要包括MME、Serving Gateway、PDN Gateway。各核心網元基本功能有：

（1）MME：主要完成移動性管理、承載管理、用戶的鑒權認證、SGW和PGW的選擇等功能；

（2）Serving Gateway：主要負責用戶面處理，數據包的路由和轉發等功能，支持3GPP不同接入技術的切換，作為用戶面的錨點；

（3）PDN Gateway：3GPP與non－3GPP網絡間用戶面數據鏈路的錨點，負責管理3GPP和non－3GPP間的數據路由，3GPP接入和non－3GPP接入（如WLAN、WiMAX等）間的移動，同時還負責DHCP、策略執行、計費等功能。

由于TD－LTE與FDD LTE網絡結構、核心網元功能一致，所以融合網絡能夠共用核心網。相同的網絡結構，以及相同的用戶面數據、控制面信令的協議結構與流程（如圖2所示）為TD－LTE與FDD LTE融合提供了可操作性。

圖2 LTE協議結構與流程

LTE的關鍵技術主要包括：OFDM、SC－FDMA、MIMO。

（1）OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），即正交頻分復用技術，LTE下行時采用此技術。OFDM技術將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制到在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關技術來分開，從而減少子信道之間的相互干擾ICI。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關帶寬，因此每個子信道可視為平坦性衰落，從而可以消除符號間干擾。

（2）SC－FDMA是LTE的上行技術，較 OFDM 的主要優勢在于較低的峰均比，可降低終端功放要求，提高終端待機時間。

（3）MIMO表示多入多出。MIMO系統在發射端和接收端均采用多天線（或陣列天線）和多通道，傳輸信息流經過空時編碼形成N個信息子流，這N個子流由N 個天線發射出去，經空間信道后由M個接收天線接收。多天線接收機利用先進的空時編碼處理能夠分開并解碼這些數據子流，從而實現最佳的處理。利用MIMO技術可以提高信道的容量和可靠性，降低誤碼率。

TD－LTE與FDD LTE采用相同關鍵技術，使得基帶處理單元可以共用大部分功能模塊，降低雙模LTE主設備的設計難度，同時也有效降低了設備的體積和成本。業內有觀點認為：雙模LTE主設備在射頻和基帶共芯片方面，已基本無技術障礙。

3 LTE融合的其他問題

3.1 抗干擾

2G、3G、4G無線技術并不是一個簡單的替代關系，在未來的2～3年內仍將相互補充、和諧共存。但由于站點資源嚴重受限，LTE站點勢必與2G、3G基站共站，由此將帶來新的干擾。為有效規避干擾，保證覆蓋效果，應嚴格保證系統間隔離度，做到各系統天線口水平、垂直間距達到隔離度要求，或通過符合隔離度門限的合路器實現抗干擾的目的。目前，中興通訊已經研發出相關產品，并在瑞典和黃成功應用。圖3所示為LTE FDD／TDD融合方案實例。

圖3 LTE FDD／TDD融合方案實例

3.2 網絡互操作性

無縫切換是衡量網絡互操作性的重要指標。為實現面向用戶的“一張網”，需要在基站側和核心網側增加相關協調機制，通過基站側收集的無線信號強度，優化切換機制，實現快速準確的無縫切換。目前，愛立信已成功實現TD－LTE與FDD LTE融合互切換和漫游，且網絡質量無明顯變化。

4 結 論

預計至2015年全球有超過20%的LTE網絡將升級為FDD／TDD雙模網絡。運營商可以根據自有頻譜和投資規模或聯合其他運營商或獨立進行雙模LTE網絡的建設，充分發揮TD－LTE／FDD LTE融合技術在節省投資、提高站址利用效率和頻譜效率等方面的優勢。

［1］中興通訊股份有限公司.LTE組網技術演進分析PPT［Z］.2012.

［2］通信世界網.歐洲進入FDD／TDD融合網絡測試熱潮期［Z］.2012.

［3］沈 嘉，索士強，全海洋，趙訓威，胡海靜，姜怡華.3GPP長期演進（LTE）技術原理與系統設計［M］.北京：人民郵電出版社，2008.