中国移动LTE―TDD/FDD融合发展路径探讨

【摘 要】探讨中国移动lte-tdd/fdd融合发展的理想网络定位、发展目标及分步骤实施思路。通过分析政策、运营商频率资源、中国移动农村市场发展情况等，确定在农村区域以EPC无线宽带方式发展900M频段LTE-FDD网络，具有建设快、投入少、覆盖广的优势，是中国移动TDD/FDD融合组网的切入点。

【关键词】LTE-TDD LTE-FDD 融合发展 无线宽带

中图分类号：TN929.531 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2014）-15-0019-05

1 前言

目前LTE产业链逐步走向成熟，已经确立其在下一代移动通信市场中的主导地位。据GSA统计，截至2013年10月，全球已有美洲、欧洲、亚洲等474家运营商投资LTE网络。LTE网络有LTE-TDD和LTE-FDD共2种技术组网方式。2种网络产业链在技术、网络建设、终端、设备商研发、运营商经营等多个方面支持融合组网。LTE-TDD/FDD融合组网已经成为全球移动宽带的重要演进方向。国际上，包括Hi3G、日本软银等公司已经开启LTE-TDD和LTE-FDD融合组网的经营模式。

中国移动已获得LTE-TDD网络牌照，2013年8月正式明确了终端多模多频段需求，将支持五模十频段的TDD/FDD融合终端作为LTE-TDD产业长期发展的目标，为终端产业提供了明确的产品需求，加速引导终端产品的推出和成熟。文章将对中国移动如何走向LTE融合发展之路进行探讨。

2 LTE融合发展目标

对TDD和FDD网络定位主要从终端产业链、网络性能、时延特性、频段特性差异、覆盖能力和组网灵活性等几个方面进行考虑。

国际上，FDD网络用户已超过1亿，相比200万用户的TDD网络，LTE-FDD产业链较为丰富;国内已将2.6G频段划给TDD网络，据业内预测FDD网络牌照的频段将在1.8G和2.1G，相对来讲FDD频段更低，覆盖更好;FDD相对TDD时延稍低;TDD相对FDD频谱利用率较高。2种技术均具有扁平结构的组网灵活性。

基于TDD和FDD的频谱利用率和现有频段的不同，对TDD和FDD网络的定位，采用分层建网，各有侧重的策略，理想的网络定位如图1所示。

FDD为第1层的LTE主覆盖网络，用来提供LTE的广泛覆盖，主要发展智能手机用户。

TDD为第2层的热点吸收流量卸载网络，分流热点区域的FDD网络负荷。主要发展智能平板电脑和数据卡用户。

网络发展目标如图2所示。

在LTE融合发展的主流背景下，基于网络牌照、频谱资源和已全面启动的LTE-TDD大范围建设的现状等多种因素，可以看出中国移动走向融合组网的道路还是十分曲折的。如何选择融合发展的切入点，是文章探讨的主要内容。

3 中国移动发展LTE-FDD的切入点选择

先期中国移动可将农村区域作为FDD的发展重点，并将900M频段作为FDD承载频率，以无线宽带的形式发展，有利于与对手的竞争，主要有以下4个方面原因：

（1）中国移动固网宽带和3G宽带网络建设主要集中在地市和部分县城，截止2013年底，中国移动固网宽带用户占比不超过7%，固网用户数远小于电信和联通，农村区域尤其落后。农村区域仅依靠GSM网络，TD-SCDMA覆盖不足，缺少无线、有线宽带覆盖。电信已基本完成农村3G覆盖，联通也已启动U900建设，竞争对手借3G优势在农村地区以宽带和终端捆绑计划开展营销，拓展客户。因此发展农村FDD可以作为满足农村数据流量增长需求，与对手更有效竞争的重要手段。

（2）TD-SCDMA单载波带宽达不到国家对农村宽带的要求。

（3）中国移动农村3G建设没有低频段，建网成本远高于电信和联通。从移动现有频段看，只有GSM网900M及1 800M频段为上下行对称频段，而900M较1 800M穿射、绕射能力强的频率特点使其覆盖半径大约为1 800M的1倍，农村900M网络较1 800M网络覆盖更完善。FDD-900M覆盖半径与GSM-900M覆盖半径基本相当。FDD-900M下行最大路径损耗比GSM语音业务路径损耗大2―4dB，在5M带宽下，利用现有GSM-900M站址资源及天馈系统可以使小区边缘用户实现2Mbps的宽带业务。随着用户与基站距离的接近，用户宽带速率会成倍提高。

（4）由于支持FDD-900M频段的手机终端相对较少，同时支持FDD-900M、GSM、TD-L、TD-S的终端基本没有。中国移动定制的五模十频或者五模十三频LTE终端不支持FDD-900M，移动终端的缺少会限制FDD-900M制式发展。现阶段大规模发展手机数据用户还存在一定的政策风险，因此建议在先期采用CPE方式，作为数据回传手段发展无线宽带。

4 中国移动FDD-900M

的实现及成本分析

4.1 在现有网络基础上FDD-900M组网的实现

（1）网络架构及改造方案

FDD-900M网络结构如图3所示。

核心网部分，与LTE-TDD共用EPC。

传输部分，使用PTN承载，每站传输带宽需求为100Mbps。

基站侧，升级现有GSM基站，升级主控板或基带板，升级或替换射频单元，可共用天线。

使用CPE设备接入FDD网络，通过CPE提供的Wi-Fi提供无线宽带业务或者使用USB Modem接入FDD网络。

基站侧部分，主流设备厂商的GSM产品均支持同柜升级改造，共用天馈系统，如爱立信RBS6000系列、中兴BS8700/8800、华为BTS3900系列等。

（2）FDD-900M组网及GSM网清频方案

根据FDD技术特点测算，在2*5M带宽下，小区平均吞吐率达到8Mbps/4Mbps，单用户最大速率为36Mbps/13Mbps;在2*10M带宽下，小区平均吞吐率达到18Mbps/9Mbps，单用户最大速率为73Mbps/27Mbps。

根据GSM语音和FDD-900M数据2网业务水平，可灵活调整FDD-900M的组网带宽。在部署初期业务量较小的情况下，采用5M带宽（890―895MHz）组网，随着业务发展，后期可采用10M（890―900MHz）带宽组网。

网络部署中，因FDD-900M已占用原有GSM-900M部分频段，为避免干扰，在FDD基站连续覆盖区域以外，需设置隔离带，隔离带内GSM基站根据LTE-FDD基站频段占用情况作网络翻频，清理出LTE-FDD占用的频率资源。隔离带以外GSM基站不受影响。

据此，在GSM-900M频段内，19M带宽的情况下，依据不同组网方式，隔离带内GSM网调整方案有所不同：

LTE 5M带宽下，GSM采用常规3*4频率复用，最大载频配置到S666，多重频率复用可达S888;

LTE 10M带宽下，GSM采用常规3*4频率复用，最大载频配置到S555，多重频率复用可达S555。

4.2 FDD-900M农村无线宽带模型及成本分析

（1）FDD-900M农村无线宽带模型

FDD-900M容量规划-话务模型分析如表1所示：

表1 FDD-900M容量规划-话务模型分析

农村宽带话务参数 下行 上行 备注

2*10M载波带宽的小区吞吐率/Mbps 18 9 A：2*10M为理论速率

用户体验速率/Mbps 4 2 B：LTE用户体验速率要求

用户激活比（见注1） 30% 30% C：参考实验网的话务模型

用户占空比（见注2） 10% 10% D：参考实验网的话务模型

等效传输比例 3% 3% E=C*D

忙时同时传输用户数 4.5 4.5 F=A/B

小区支持最大放号用户数 150 150 H=F/E

单站支持的放号用户数 450 Min（H）*3

注1：江苏某2个城市实验网中用户激活比分别为19.37%和19.24%，建网初期建议取值30%。

注2：江苏某2个城市实验网中用户占空比分别为5.96%和6.13%，建网初期建议取值10%。

（2）FDD-900M无线宽带成本分析和其他组网方式对比

FDD-900M无线宽带与其他组网方式成本对比分析如表2所示。

FDD-900M的建网成本低于TD-S/TD-L、WLAN无线宽带及有线宽带，具有低成本、多用户、快速建网的优势，可为农村宽带提供快速接入。

4.3 FDD-900M组网小结

部署快：利用农村现网的站点、机房资源，站点改造简单、工程周期短、终端成熟。

体验好：满足宽带上网要求;单站支持用户数超过400户。

覆盖广：低频段覆盖广、穿透能力强;FDD- 900M可与GSM共覆盖;GSM与FDD-900M功率共享，覆盖不收缩。

易维护：GSM与FDD-900M共网管，电信级设备故障率低。

应用广：作为数据回传手段，可应用在交通、港口等多个行业，满足远程和实时传送的需求。

5 TDD和FDD分阶段融合思路

LTE时代受政策影响中国电信和中国联通热切企盼FDD牌照的发放以进行TDD/FDD融合组网，这样移动靠TDD独步天下的局面就不能维持很久，移动须在FDD牌照空窗期利用现有资源进行FDD融合组网弥补TDD网络的劣势，其融合思路如下：

起步阶段：市区县城进行大规模TD-L建设的同时，在农村进行FDD试验网覆盖，作为农村无线宽带业务的一种重要补充手段。

发展阶段1：随着GSM用户分流，GSM网络负荷减轻，TDD在市区县城网络负荷增加，在城区范围内引入建设FDD-1800M网络进行分流，TDD和FDD融合组网开始。

发展阶段2：随着GSM频谱的不断释放，更好的应对竞争扩大城区FDD-1800M覆盖范围，并在城区内引入FDD-900M，提供更好的覆盖效果和容量储备。TD-SCDMA网络进一步向LTE迁移。

最终目标：TD-SCDMA升级为LTE，形成FDD广覆盖及数据热点区域TDD连续覆盖的局面。

参考文献：

[1] 3GPP TS 36.213. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA） Physical Layer Procedures Protocol Specification（Release 8）[S]. 2008.

[2] 3GPP TS 36.306. Technical Specification Group Radio Access Network Radio Resource Control Protocol Specification（Release 8）[S]. 2008.

[3] 马玉松. 国外运营商LTE发展经验与启示[J]. 邮电设计技术， 2012（1）.

[4] 吴慧敏，杨骅. TD-LTE多模多频终端发展分析[J]. 移动通信， 2013（13）.

[5] 孙永杰. 数据流量爆炸式增长 LTE以融合应挑战[J]. 通信世界， 2013（31）： 12-13.

作者简介

周广琪：工程师，学士毕业于浙江大学电子工程专业，现任职于华信咨询设计研究院有限公司，主要研究方向为无线移动通信，曾获得多项省部级奖项。

段红梅：高级工程师，学士毕业于上海交通大学，工程硕士毕业于北京邮电大学，现任中国移动通信集团河北有限公司发展计划部项目经理。主要研究方向为无线移动通信。

王加义：工程师，学士毕业于浙江工业大学自动化专业，现任职于华信咨询设计研究院有限公司，主要研究方向为无线移动通信。曾获得多项省部级奖项。