FDD与TDD完美融合构建面向未来的优质LTE网络

上海贝尔 | 李晓莺

在中国，无线网络容量发展的重心不置可否地需要落在TDD LTE上，而FDD频谱资源非常有限，更意味着TDD的融合必将在各家移动运营商的网络中上演。

TD-LTE将成为全球LTE产业的重要一员。伴随着TDD在全球部署的逐渐增多，尤其是运营商同时运营TDD和FDD情况的不断增多，探讨TDD和FDD的混合组网，实现两种制式的和谐、统一运营，成为业界关注的焦点。难么，如何才能在频谱、网络定位、终端方向、站址影响、设备需求、网络架构与互操作等多方面实现TDD和FDD的完美融合呢？

TDD和FDD的融合是大势所趋

TD-LTE在全球正在飞速发展，截止2013年7月的，LTE网络数达到194个，其中TDD 18个，另有41个TDD网络正在部署或规划中。来自100个供应商的各类LTE终端948种，其中TDD占了几乎40%。而近期中国移动发起的TD-LTE 20万终端大采购，特别提出了中国特色的5模10频需求，必将带动这一比例的大幅升高。

从GSA发布的TDD商用网络数据中可以看到，半数网络在运营TDD的同时还运营FDD，应用的频段多为2．3GHz和2．6GHz（B38）。仅有日本SBB/WCP将原有的PHS频段翻新为B41TDD。而在全球最大的两个TDD市场中，中国的TDD（中国移动及未定的其他移动运营商）和北美的Sprint，均确定将会使用2．6GHz B41频段。

2013年7月，Sprint成功竞得Clearwire所有权及其在2．6GHz的194MHz TDD频谱资源，远超Sprint已有的850MHz和1900MHz的FDD频段带宽。新Sprint将成为全球仅次于中国移动的第二大TDD运营商。虽然目前全球FDD制式发展较快，但是未来全球主导网络的发展却很可能将主战场落在TDD，这一点从iPhone5的支持规划上就可见一斑。

在中国的频谱资源中，能够供给FDD使用的资源非常有限，加上2G和3G用户迁移和频谱翻新的工作开展和完成还有待时日，2G、3G网络将在未来相当一段时间与LTE共存，并且在LTE网络建设完备之前承担主要网络服务。因此，在中国，无线网络容量发展的重心不置可否地需要落在TDD LTE上，而FDD频谱资源非常有限，更意味着TDD的融合必将在各家移动运营商的网络中上演。

TDD和FDD是一个技术规范下的两种不同的接入方式，两者在物理层对信道的利用方式有所不同，在标准里的差别约为10%——在3GPP标准下都使用OFDM接入方案，共用一套信道带宽(1．4MHz ～20MHz)，同样的子帧时长定义的两种双工系统方式，同步方案要求有所不同。因此，在网络整体架构需求一致的情况下，但仍有些不同的需求对组网产生一定的影响。

从频段上看，TDD和FDD各有规范。3GPP的频段原则上都可以再利用于LTE。带宽受限的频段主要用于TDD，而FDD频段需求较大的双工隔离保护。

TDD与TDD在频率效率与多天线技术上定位不同。TDD系统可以利用波束赋形技术提高系统覆盖与容量，但是由于先天带宽仅有FDD的一半，并且受到上下行发送时间的固定限制，时延也相对FDD略高，因此在相同的多天线技术下，TDD系统的覆盖与容量要低于FDD。不过，采用成熟的8天线波束赋形技术，相比成熟的FDD 2x2 MIMO技术，TDD可以弥补在频率效率上的差距。而对于FDD而言，由于LTE为上行受限系统，有条件的情况下，适当地提高上行链路的接收天线数量，可以提高FDD上行速率。

TDD和FDD在频谱效率上的不同会产生对于传输网络不同的带宽需求。总体来说，TDD基站和FDD基站共站的情况下，站点的传输带宽需要由总带宽需求确定。其中，QoS的需求一致。

构建统一的混合组网架构

实现TDD和FDD的融合发展，首先需要构建统一的混合组网架构。从结构上看，分别涉及到统一的核心网、统一的传输网、统一的基带单元、统一的官网系统，以及统一的网络资源规划。

统一的核心网——在LTE/EPC网络架构中，接入侧（eUTRAN)对于核心网是透明的。S1接口是完全一致的。故对于TD-LTE和FDD LTE而言，核心网没有区别，且同一核心网可以同时连接FDD LTE无线接入网络及TD-LTE无线接入网络。TDD、FDD之间的频率间的切换与FDD系统内部或TDD系统内部的切换流程是完全相同的。

统一的传输网络——LTE采用扁平化IP网络架构，无论是电信联通选择建设的IP RAN，还是移动建设的PTN，都是出于自身优势考虑的可以支持LTE的IP传输网络。无论是FDD的eNodeB，或是TDD的eNodeB，到传输网均采用相同的IP GE接口，逻辑协议栈采用3GPP S1/X2接口定义。由于空口效率和多天线技术不同的性能，各个LTE eNodeB所需的传输带宽可能由于采用的双工模式、多天线数量以及模式而有所差异。

统一的基带单元——FDD LTE与TD-LTE的差别主要在于物理层的不同双工方式处理上，因此在射频部分有着明显的差异，而基带部分完全可以实现共有平台。阿尔卡特朗讯的BBU共有硬件平台既可以支持FDD射频单元，也可以支持TDD射频单元，为运营商混合组网提供了灵活的选择方案。目前，阿尔卡特朗讯BBU在Verizon和AT&T的网络上占有50%的市场份额。

统一的网管系统——无线网络中最复杂的管理问题就是多网元的管理。而其中最复杂的就是各种传输模块的统一资源管理。阿尔卡特朗讯采用基于传输管理架构的网管系统SAM 5620，可以同时管理LTE TDD、LTE FDD、CDMA、WCDMA和GSM等系统。阿尔卡特朗讯的SAM 5620平台除了综合了传统网管所具备的CM、FM、PM和SM等管理模块功能，还特别设计了外方式互操作的接口模块，为用户提供灵活的运营解决方案。

统一的网络资源规划——在一个FDD和TDD混合组网的网络中，结合考虑网络的综合频谱资源，可以将FDD和TDD的各频点资源当作一个资源池来看待并分配。

阿尔卡特朗讯的eMCTA（增强型多载波分配）功能可以实现基于网络优先级、终端能力、网络负荷等各种运营商在不同建网阶段所青睐的网络资源分配的策略，将FDD LTE、TD-LTE整合成为一套资源池来综合调度平衡，同时也可以结合现有的2G、3G网络，实现2G、3G网络与LTE之间的业务平衡、优先接入等网络资源管理策略。

随着中国移动的TD-LTE建设脚步落下一道道帷幕，结合各运营商的实际情况，相信在中国电信市场上将会展开丰富的TDD、FDD混合组网的解决方案研究与分析，有利于促进中国电信行业的健康发展与TDD产业的蓬勃增长。