TD－LTE／FDD LTE融合浅析

卢 真

（湖南省邮电规划设计院有限公司，湖南 长沙410126）

日前，世界移动通信大会（MWC2013）在西班牙召开，会上TD－LTE和FDD LTE融合成为业界关注焦点。继Hi3G在瑞典部署全球首张TDD／FDD融合网络后，中国移动又在香港建设了TDD／FDD无缝融合网络，再次向世界证明，TDD／FDD融合组网将有可能成为全球LTE部署的重要方式。

1 LTE发展现状及趋势

截至2013年1月8日，全球已有66个国家的145家运营商推出了商用LTE服务，预计到2013年底，将有234张商用LTE网络在83个国家推出。LTE已经成为移动通信历史上发展最快的技术。

从LTE技术标准来看，在全球145张LTE商用网络中，FDD LTE网络有132张，TD－LTE网络仅有13张。在网络数量方面，TD－LTE全面落后于FDD LTE，TD－LTE国际化进程亟待加速。

由于国际上频谱碎片化，很多运营商无法获得连续、对称的FDD频谱资源，而TDD的频谱成本要远低于FDD，且支持非对称业务，因此TDD优势突显，其阵营规模将有望扩大。而采用TDD与FDD融合组网将为用户提供巨大便利，用户可在两者之间进行选择，从而实现LTE业务的全球漫游，同时避免进行不必要的切换。另外，从建网成本来看，TDD与FDD融合组网比FDD单独组网仅增加约30%，实现TDD／FDD双模部署能充分利用频谱资源，降低LTE的整体成本。此外，TDD与FDD融合可实现多运营商对基站主设备的共用，有效缓解站址资源紧张的局面，推进共建共享。对于拥有FDD、TDD频段和两张LTE牌照的运营商，融合技术能将资源效益最大化。

2 双模LTE可行性

2.1 LTE TDD／FDD物理层帧结构

TD－LTE与FDD LTE的帧结构基本一致，均为10 ms无线帧，5 ms半帧，1 ms子帧。帧结构的一致可模糊FDD／TDD的产业方向，极大节省设备商在研发上的投入，为TD－LTE与FDD LTE的融合奠定基础。

2.2 LTE网络结构和关键技术

LTE网络结构如图1所示。

图1 LTE网络结构

LTE核心网网元主要包括MME、Serving Gateway、PDN Gateway。各核心网元基本功能有：

（1）MME：主要完成移动性管理、承载管理、用户的鉴权认证、SGW和PGW的选择等功能；

（2）Serving Gateway：主要负责用户面处理，数据包的路由和转发等功能，支持3GPP不同接入技术的切换，作为用户面的锚点；

（3）PDN Gateway：3GPP与non－3GPP网络间用户面数据链路的锚点，负责管理3GPP和non－3GPP间的数据路由，3GPP接入和non－3GPP接入（如WLAN、WiMAX等）间的移动，同时还负责DHCP、策略执行、计费等功能。

由于TD－LTE与FDD LTE网络结构、核心网元功能一致，所以融合网络能够共用核心网。相同的网络结构，以及相同的用户面数据、控制面信令的协议结构与流程（如图2所示）为TD－LTE与FDD LTE融合提供了可操作性。

图2 LTE协议结构与流程

LTE的关键技术主要包括：OFDM、SC－FDMA、MIMO。

（1）OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing），即正交频分复用技术，LTE下行时采用此技术。OFDM技术将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，从而减少子信道之间的相互干扰ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道可视为平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。

（2）SC－FDMA是LTE的上行技术，较 OFDM 的主要优势在于较低的峰均比，可降低终端功放要求，提高终端待机时间。

（3）MIMO表示多入多出。MIMO系统在发射端和接收端均采用多天线（或阵列天线）和多通道，传输信息流经过空时编码形成N个信息子流，这N个子流由N 个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从而实现最佳的处理。利用MIMO技术可以提高信道的容量和可靠性，降低误码率。

TD－LTE与FDD LTE采用相同关键技术，使得基带处理单元可以共用大部分功能模块，降低双模LTE主设备的设计难度，同时也有效降低了设备的体积和成本。业内有观点认为：双模LTE主设备在射频和基带共芯片方面，已基本无技术障碍。

3 LTE融合的其他问题

3.1 抗干扰

2G、3G、4G无线技术并不是一个简单的替代关系，在未来的2～3年内仍将相互补充、和谐共存。但由于站点资源严重受限，LTE站点势必与2G、3G基站共站，由此将带来新的干扰。为有效规避干扰，保证覆盖效果，应严格保证系统间隔离度，做到各系统天线口水平、垂直间距达到隔离度要求，或通过符合隔离度门限的合路器实现抗干扰的目的。目前，中兴通讯已经研发出相关产品，并在瑞典和黄成功应用。图3所示为LTE FDD／TDD融合方案实例。

图3 LTE FDD／TDD融合方案实例

3.2 网络互操作性

无缝切换是衡量网络互操作性的重要指标。为实现面向用户的“一张网”，需要在基站侧和核心网侧增加相关协调机制，通过基站侧收集的无线信号强度，优化切换机制，实现快速准确的无缝切换。目前，爱立信已成功实现TD－LTE与FDD LTE融合互切换和漫游，且网络质量无明显变化。

4 结 论

预计至2015年全球有超过20%的LTE网络将升级为FDD／TDD双模网络。运营商可以根据自有频谱和投资规模或联合其他运营商或独立进行双模LTE网络的建设，充分发挥TD－LTE／FDD LTE融合技术在节省投资、提高站址利用效率和频谱效率等方面的优势。

［1］中兴通讯股份有限公司.LTE组网技术演进分析PPT［Z］.2012.

［2］通信世界网.欧洲进入FDD／TDD融合网络测试热潮期［Z］.2012.

［3］沈 嘉，索士强，全海洋，赵训威，胡海静，姜怡华.3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计［M］.北京：人民邮电出版社，2008.