FDD與TDD完美融合構(gòu)建面向未來(lái)的優(yōu)質(zhì)LTE網(wǎng)絡(luò)

上海貝爾 | 李曉鶯

在中國(guó)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)容量發(fā)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(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中上演。

TD-LTE將成為全球LTE產(chǎn)業(yè)的重要一員。伴隨著TDD在全球部署的逐漸增多，尤其是運(yùn)營(yíng)商同時(shí)運(yùn)營(yíng)TDD和FDD情況的不斷增多，探討TDD和FDD的混合組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)兩種制式的和諧、統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)，成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。難么，如何才能在頻譜、網(wǎng)絡(luò)定位、終端方向、站址影響、設(shè)備需求、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與互操作等多方面實(shí)現(xiàn)TDD和FDD的完美融合呢？

TDD和FDD的融合是大勢(shì)所趨

TD-LTE在全球正在飛速發(fā)展，截止2013年7月的，LTE網(wǎng)絡(luò)數(shù)達(dá)到194個(gè)，其中TDD 18個(gè)，另有41個(gè)TDD網(wǎng)絡(luò)正在部署或規(guī)劃中。來(lái)自100個(gè)供應(yīng)商的各類LTE終端948種，其中TDD占了幾乎40%。而近期中國(guó)移動(dòng)發(fā)起的TD-LTE 20萬(wàn)終端大采購(gòu)，特別提出了中國(guó)特色的5模10頻需求，必將帶動(dòng)這一比例的大幅升高。

從GSA發(fā)布的TDD商用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中可以看到，半數(shù)網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)營(yíng)TDD的同時(shí)還運(yùn)營(yíng)FDD，應(yīng)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(gè)TDD市場(chǎng)中，中國(guó)的TDD（中國(guó)移動(dòng)及未定的其他移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商）和北美的Sprint，均確定將會(huì)使用2．6GHz B41頻段。

2013年7月，Sprint成功競(jìng)得Clearwire所有權(quán)及其在2．6GHz的194MHz TDD頻譜資源，遠(yuǎn)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(guó)移動(dòng)的第二大TDD運(yùn)營(yíng)商。雖然目前全球FDD制式發(fā)展較快，但是未來(lái)全球主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展卻很可能將主戰(zhàn)場(chǎng)落在TDD，這一點(diǎn)從iPhone5的支持規(guī)劃上就可見(jiàn)一斑。

在中國(guó)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(kāi)展和完成還有待時(shí)日，2G、3G網(wǎng)絡(luò)將在未來(lái)相當(dāng)一段時(shí)間與LTE共存，并且在LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完備之前承擔(dān)主要網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。因此，在中國(guó)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)容量發(fā)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(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中上演。

TDD和FDD是一個(gè)技術(shù)規(guī)范下的兩種不同的接入方式，兩者在物理層對(duì)信道的利用方式有所不同，在標(biāo)準(zhǔn)里的差別約為10%——在3GPP標(biāo)準(zhǔn)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(shí)長(zhǎng)定義的兩種雙工系統(tǒng)方式，同步方案要求有所不同。因此，在網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)需求一致的情況下，但仍有些不同的需求對(duì)組網(wǎng)產(chǎn)生一定的影響。

從頻段上看，TDD和FDD各有規(guī)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(hù)。

TDD與TDD在頻率效率與多天線技術(shù)上定位不同。TDD系統(tǒng)可以利用波束賦形技術(shù)提高系統(tǒng)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(fā)送時(shí)間的固定限制，時(shí)延也相對(duì)FDD略高，因此在相同的多天線技術(shù)下，TDD系統(tǒng)的覆蓋與容量要低于FDD。不過(guò)，采用成熟的8天線波束賦形技術(shù)，相比成熟的FDD 2x2 MIMO技術(shù)，TDD可以彌補(bǔ)在頻率效率上的差距。而對(duì)于FDD而言，由于LTE為上行受限系統(tǒng)，有條件的情況下，適當(dāng)?shù)靥岣呱闲墟溌返慕邮仗炀€數(shù)量，可以提高FDD上行速率。

TDD和FDD在頻譜效率上的不同會(huì)產(chǎn)生對(duì)于傳輸網(wǎng)絡(luò)不同的帶寬需求?？傮w來(lái)說(shuō)，TDD基站和FDD基站共站的情況下，站點(diǎn)的傳輸帶寬需要由總帶寬需求確定。其中，QoS的需求一致。

構(gòu)建統(tǒng)一的混合組網(wǎng)架構(gòu)

實(shí)現(xiàn)TDD和FDD的融合發(fā)展，首先需要構(gòu)建統(tǒng)一的混合組網(wǎng)架構(gòu)。從結(jié)構(gòu)上看，分別涉及到統(tǒng)一的核心網(wǎng)、統(tǒng)一的傳輸網(wǎng)、統(tǒng)一的基帶單元、統(tǒng)一的官網(wǎng)系統(tǒng)，以及統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃。

統(tǒng)一的核心網(wǎng)——在LTE/EPC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，接入側(cè)（eUTRAN)對(duì)于核心網(wǎng)是透明的。S1接口是完全一致的。故對(duì)于TD-LTE和FDD LTE而言，核心網(wǎng)沒(méi)有區(qū)別，且同一核心網(wǎng)可以同時(shí)連接FDD LTE無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)及TD-LTE無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)。TDD、FDD之間的頻率間的切換與FDD系統(tǒng)內(nèi)部或TDD系統(tǒng)內(nèi)部的切換流程是完全相同的。

統(tǒng)一的傳輸網(wǎng)絡(luò)——LTE采用扁平化IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，無(wú)論是電信聯(lián)通選擇建設(shè)的IP RAN，還是移動(dòng)建設(shè)的PTN，都是出于自身優(yōu)勢(shì)考慮的可以支持LTE的IP傳輸網(wǎng)絡(luò)。無(wú)論是FDD的eNodeB，或是TDD的eNodeB，到傳輸網(wǎng)均采用相同的IP GE接口，邏輯協(xié)議棧采用3GPP S1/X2接口定義。由于空口效率和多天線技術(shù)不同的性能，各個(gè)LTE eNodeB所需的傳輸帶寬可能由于采用的雙工模式、多天線數(shù)量以及模式而有所差異。

統(tǒng)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(shí)現(xiàn)共有平臺(tái)。阿爾卡特朗訊的BBU共有硬件平臺(tái)既可以支持FDD射頻單元，也可以支持TDD射頻單元，為運(yùn)營(yíng)商混合組網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)上占有50%的市場(chǎng)份額。

統(tǒng)一的網(wǎng)管系統(tǒng)——無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中最復(fù)雜的管理問(wèn)題就是多網(wǎng)元的管理。而其中最復(fù)雜的就是各種傳輸模塊的統(tǒng)一資源管理。阿爾卡特朗訊采用基于傳輸管理架構(gòu)的網(wǎng)管系統(tǒng)SAM 5620，可以同時(shí)管理LTE TDD、LTE FDD、CDMA、WCDMA和GSM等系統(tǒng)。阿爾卡特朗訊的SAM 5620平臺(tái)除了綜合了傳統(tǒng)網(wǎng)管所具備的CM、FM、PM和SM等管理模塊功能，還特別設(shè)計(jì)了外方式互操作的接口模塊，為用戶提供靈活的運(yùn)營(yíng)解決方案。

統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃——在一個(gè)FDD和TDD混合組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，結(jié)合考慮網(wǎng)絡(luò)的綜合頻譜資源，可以將FDD和TDD的各頻點(diǎn)資源當(dāng)作一個(gè)資源池來(lái)看待并分配。

阿爾卡特朗訊的eMCTA（增強(qiáng)型多載波分配）功能可以實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級(jí)、終端能力、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷等各種運(yùn)營(yíng)商在不同建網(wǎng)階段所青睞的網(wǎng)絡(luò)資源分配的策略，將FDD LTE、TD-LTE整合成為一套資源池來(lái)綜合調(diào)度平衡，同時(shí)也可以結(jié)合現(xiàn)有的2G、3G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)2G、3G網(wǎng)絡(luò)與LTE之間的業(yè)務(wù)平衡、優(yōu)先接入等網(wǎng)絡(luò)資源管理策略。

隨著中國(guó)移動(dòng)的TD-LTE建設(shè)腳步落下一道道帷幕，結(jié)合各運(yùn)營(yíng)商的實(shí)際情況，相信在中國(guó)電信市場(chǎng)上將會(huì)展開(kāi)豐富的TDD、FDD混合組網(wǎng)的解決方案研究與分析，有利于促進(jìn)中國(guó)電信行業(yè)的健康發(fā)展與TDD產(chǎn)業(yè)的蓬勃增長(zhǎng)。