破解TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)的四大難題

近年來(lái)，用戶(hù)對移動(dòng)數據業(yè)務(wù)需求的不斷增長(cháng)，推動(dòng)了LTE網(wǎng)絡(luò )商用進(jìn)程的加速?？v觀(guān)全球，現階段LTE商用網(wǎng)絡(luò )仍以L(fǎng)TE FDD制式為主，但隨著(zhù)其網(wǎng)絡(luò )建設逐步推進(jìn)，用戶(hù)和業(yè)務(wù)的增加，LTE FDD網(wǎng)絡(luò )頻率資源不足、容量不足等問(wèn)題將逐漸凸顯，而TD-LTE網(wǎng)絡(luò )在頻譜資源上擁有更多的資源，可以有效緩解FDD頻譜緊張問(wèn)題。因此，TD-LTE和LTE FDD的融合組網(wǎng)將成為未來(lái)趨勢。

然而，由于TD-LTE與LTE FDD網(wǎng)絡(luò )在頻段選擇、天線(xiàn)類(lèi)型、覆蓋特性、容量特性等方面存在差異，TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)還面臨一些挑戰，尤其需要解決網(wǎng)絡(luò )定位、頻段選擇、天線(xiàn)選擇以及終端策略四大問(wèn)題。

性能對比

TD-LTE與LTE FDD各有千秋

從覆蓋性能上看，LTE FDD略?xún)?yōu)于TD-LTE網(wǎng)絡(luò )。根據3GPP關(guān)于TD-LTE與LTE FDD的頻段分配，TD-LTE網(wǎng)絡(luò )工作頻段要高于LTE FDD網(wǎng)絡(luò )，因此單從頻段使用角度上看，鑒于LTE FDD網(wǎng)絡(luò )頻段優(yōu)勢，其在覆蓋性能上會(huì )優(yōu)于TD-LTE網(wǎng)絡(luò )。

除頻段外，信噪比也會(huì )在一定程度上影響LTE網(wǎng)絡(luò )的覆蓋性能。在其他配置相同的情況下，基于20MHz帶寬TD-LTE系統的熱噪聲比基于2×10MHz帶寬的LTE FDD系統大3dB左右，在這一條件下，根據鏈路預算，LTE FDD網(wǎng)絡(luò )的上行覆蓋半徑將比TD-LTE網(wǎng)絡(luò )大18%左右。

TD-LTE網(wǎng)絡(luò )可以采用8天線(xiàn)組網(wǎng)，而LTE FDD網(wǎng)絡(luò )主要采用2天線(xiàn)組網(wǎng)。使用8天線(xiàn)波束賦形時(shí)，TD-LTE網(wǎng)絡(luò )在下行可以獲得1dB～3dB的增益；TD-LTE利用8天線(xiàn)分集接收，在上行可獲得3dB～5dB的分集增益。

總而言之，從國內頻段分配情況上看，TD-LTE主要工作于2.6GHz頻段，而LTE FDD目前尚未發(fā)放牌照，頻段未定，我們預測其可能的頻段是1.8GHz.在這一背景下，LTE FDD的覆蓋性能要優(yōu)于TD-LTE網(wǎng)絡(luò )。

在容量性能上，LTE FDD相對于TD-LTE在容量上有一定優(yōu)勢，但是差距有限。

LTE網(wǎng)絡(luò )中衡量容量性能的指標主要有小區平均吞吐量、小區邊緣吞吐量、同時(shí)在線(xiàn)用戶(hù)數、同時(shí)調度用戶(hù)數等，上述指標與LTE小區的信道配置、參數配置、調度算法、小區間干擾協(xié)調算法等因素有關(guān)。

TD-LTE與LTE FDD系統的容量的差異，主要表現在三個(gè)方面：第一，TD-LTE與LTE FDD在上下行網(wǎng)絡(luò )容量上互有優(yōu)勢；第二，TD-LTE與LTE FDD的同時(shí)在線(xiàn)用戶(hù)數、同時(shí)調度用戶(hù)數性能相近；第三，LTE FDD的小區吞吐量要大于TD-LTE網(wǎng)絡(luò )。

融合組網(wǎng)

四大問(wèn)題不容忽視

1.網(wǎng)絡(luò )定位

TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)建設，首先要解決兩種制式網(wǎng)絡(luò )定位問(wèn)題，通過(guò)合理定位，力爭以最小投資滿(mǎn)足用戶(hù)和業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。

從國際上TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)部署案例來(lái)看，一般根據工作頻段來(lái)確定網(wǎng)絡(luò )定位：頻段較低的系統發(fā)揮其廣覆蓋優(yōu)勢，主要解決網(wǎng)絡(luò )覆蓋；而頻段較高的系統，由于覆蓋能力不足，多用于熱點(diǎn)區域的業(yè)務(wù)吸收。

目前我國只發(fā)放了TD-LTE一張牌照，TD-LTE網(wǎng)絡(luò )需要重點(diǎn)考慮密集城區、一般城區和發(fā)達鄉鎮的覆蓋和業(yè)務(wù)吸收問(wèn)題。隨著(zhù)TD-LTE與LTE FDD混合組網(wǎng)試驗的推進(jìn)，未來(lái)我國必將是TD-LTE與LTE FDD共同發(fā)展。TD-LTE主要工作于2GHz以上頻段，而LTE FDD預計將工作在1.8GHz頻段，從長(cháng)遠的發(fā)展角度上看，LTE FDD網(wǎng)絡(luò )將主要用于覆蓋，TD-LTE網(wǎng)絡(luò )則主要用于容量吸收。

由于GSM技術(shù)本身的局限性，對數據業(yè)務(wù)的承載能力較弱，不適應移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的業(yè)務(wù)承載需求，在未來(lái)將逐漸退出。在GSM退網(wǎng)后，其900MHz頻段可以用于LTE FDD網(wǎng)絡(luò )建設，以更好地發(fā)揮LTE FDD網(wǎng)絡(luò )廣覆蓋優(yōu)勢。

2.頻率策略

我國TD-LTE牌照發(fā)放時(shí)，相關(guān)頻段已經(jīng)確定。從目前TD-LTE頻段劃分結果上看，主要有1.8GHz、2.3GHz和2.6GHz三個(gè)頻段，其中2.3GHz頻段用于室內覆蓋，而1.8GHz和2.6GHz兩個(gè)頻段用于室外覆蓋。對于中國移動(dòng)，由于其獲得了1.8GHz和2.6GHz兩個(gè)頻段，從組網(wǎng)性能及投資上考慮，廣覆蓋以1.8GHz為主，可以發(fā)揮其廣覆蓋優(yōu)勢，減少站址需求，降低網(wǎng)絡(luò )投資，而對于2.6GHz頻段，為了發(fā)揮其頻譜資源相對豐富的優(yōu)勢，主要用于熱點(diǎn)區域的容量吸收。

對于LTE FDD網(wǎng)絡(luò )，目前看來(lái)可能采用1.8GHz和2.1GHz兩個(gè)頻段，根據國際上的組網(wǎng)經(jīng)驗和產(chǎn)業(yè)鏈現狀考慮，1.8GHz成熟度較高，有可能成為L(cháng)TE FDD網(wǎng)絡(luò )的主流頻段，但1.8GHz頻譜的匱乏和較小隔離帶可能會(huì )帶來(lái)系統間的干擾，尤其需要重點(diǎn)考慮對1.8GHz TD-LTE的干擾。

3.天線(xiàn)策略

3GPP R9版本規定了8種傳輸模式，但在實(shí)際應用中主要采用2天線(xiàn)和8天線(xiàn)兩種技術(shù)，這兩種天線(xiàn)技術(shù)互為補充，根據實(shí)際信道的變化靈活運用。

從國內相關(guān)TD-LTE試驗網(wǎng)及商用網(wǎng)建設的測試結果來(lái)看，8天線(xiàn)和2天線(xiàn)組網(wǎng)存在區別：首先，在成本上8天線(xiàn)比2天線(xiàn)單設備成本高；其次，在網(wǎng)絡(luò )性能上，8天線(xiàn)TD-LTE網(wǎng)絡(luò )的覆蓋性和容量性能都優(yōu)于2天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )；再次，在工程施工以及運營(yíng)維護難度上，8天線(xiàn)尺寸較大，施工難度相對較大，對站點(diǎn)天面資源要求較高，而2天線(xiàn)尺寸較小，施工難度較小，便于工程施工和快速建網(wǎng)。

對于LTE FDD系統建設而言，目前主要有2T2R和2T4R兩種天線(xiàn)。與2T2R天線(xiàn)相比，2T4R天線(xiàn)在覆蓋性能上，可以獲得3.5dB~4.5 dB的反向增益，但其工程造價(jià)和工程實(shí)施難度要高于2T2R天線(xiàn)，因此在實(shí)際建網(wǎng)過(guò)程中，應根據不同場(chǎng)景和需要，靈活選擇2T2R和2T4R天線(xiàn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )部署。

4.終端策略

目前LTE終端主要有數據卡、CPE、模塊、平板電腦、上網(wǎng)本、智能手機等。在網(wǎng)絡(luò )初期，LTE終端將以數據卡為主，之后可能逐漸采用LTE智能手機、平板電腦等終端。

在TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)時(shí)，終端需要支持更多的制式?？紤]到國際漫游問(wèn)題，融合終端至少要支持TD-LTE、LTE FDD、GSM、WCDMA、WiFi等制式。

3GPP定義的FDD頻段有26個(gè)，TDD頻段有12個(gè)，LTE頻段離散、頻率間跨距大，且沒(méi)有集中的全球漫游頻段，終端支持多模頻段已經(jīng)成為必然選擇。隨著(zhù)載波聚合技術(shù)的應用，對于TD-LTE與LTE FDD融合網(wǎng)絡(luò )終端的多頻段支持能力要求將更高，這也將增加TD-LTE與LTE FDD融合網(wǎng)絡(luò )終端實(shí)現難度。

針對LTE終端，中國移動(dòng)提出了五模十頻的要求，加大了芯片廠(chǎng)商的實(shí)現難度，目前只有高通、海思、聯(lián)發(fā)科等少數廠(chǎng)商的產(chǎn)品，可以滿(mǎn)足五模十頻的要求。因此從芯片角度考慮，滿(mǎn)足未來(lái)TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)要求，還有一段很長(cháng)的路要走。

總工點(diǎn)評

TD-LTE與LTE FDD融合發(fā)展成為必然趨勢。隨著(zhù)全球LTE商用網(wǎng)絡(luò )的不斷開(kāi)通，用戶(hù)數和業(yè)務(wù)量的增長(cháng)，LTE FDD頻譜資源不足的問(wèn)題逐漸凸顯，而TD-LTE具有較豐富的頻譜資源，兩者融合組網(wǎng)，可以有效緩解FDD頻譜緊張問(wèn)題。同時(shí)也該看到，與LTE FDD相比，TD-LTE在產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展等方面，還有一定的差距。為促進(jìn)TD-LTE發(fā)展和成熟，也需要走融合發(fā)展的國際化路線(xiàn)?？傮w來(lái)說(shuō)，TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)將成為未來(lái)LTE網(wǎng)絡(luò )建設的必然趨勢。目前我國“國家鐵塔”公司正在籌備中，其成立將進(jìn)一步推動(dòng)電信基礎設施的共建共享工作，有利于TD-LTE與LTE FDD多模設備的發(fā)展與成熟。