TD―LTE与FDD―LTE发展漫谈

【摘 要】文章根据两种LTE技术在全球范围内的应用情况，对TD-LTE和FDD-LTE从技术标准、知识产权发展、产业化程度等几个维度深入的分析了两种技术融合组网的集中模式和技术方案。同时，针对我国4G的发展现状，提出了TD-LTE的发展建议。

【关键词】LTE技术；知识产权；融合组网；4G

随着2013年12月4日下午，国家工信部正式向中国电信、中国移动和中国联通发放TD-LTE牌照，并分配了210MHz频谱资源。中国4G网络商用时代就此开启。预计2014年年底我国将建成70万个基站组成的TD-LTE网络，用户数量预计将达6000万-8000万。我国TD-LTE市场的启动和快速发展，将极大地推动全球TD-LTE的发展，尤其将有力扭转TD-LTE市场总量过小、缺乏大型运营商的局面，为TD-LTE国际规模化发展创造重要的契机。2001年日本运营商NTT DoCoMo在全球首开3G网络，直到2011年，NTT才宣布上马4G，时隔10年之久。4G发牌同时也标志着，中国从3G向4G演进，仅花了4年时间，显然，中国正大踏步赶上国际节拍。

根据三大运营商2013年公布数据，目前中国3G用户数已超3.5亿，取代美国，成为全球3G用户最多的国家。同时，目前全球4G用户数第一的国家仍是美国，拥有约6000万LTE用户。根据3G时代经验，中国三大运营商发展3.5亿用户仅用了不到4年时间，完全有理由相信，中国将在未来2～3年中超越美国，成为全球4G用户数第一的国家。

此次，首先发放的是两种4G制式中的TD-LTE牌照，而未发放LTE FDD牌照（TD-LTE与LTE FDD是长期演进（LTE，俗称4G）技术的两种制式），对此工信部曾表示，下一步TD和FDD网络融合还需重点研究，将在条件成熟后，发放FDD牌照。实际上，TD-LTE（时分LTE）作为我国提出的具有自主知识产权的宽带移动通信技术，与LTE FDD（频分LTE）相比，在整个产业成熟度和当前用户市场规模方面存在着一定差距。但TD-LTE与LTE FDD共享相似的核心技术，为两种技术的“融合共赢”发展提供了可能。

国际化决定了TD-LTE的生命力，但作为后来者，TD-LTE实际上要回答的是：一个运营商有了FDD LTE，为什么还需要再建设一张TD-LTE网络？ 当前，已有近20个国家113张LTE网络，有近30张TD-LTE制式网络，其中超过两位数的网络采用为两种制式的融合网络。这是由于移动数据洪流的爆发加上频率黑洞，使得TDD频率的利用已被多数FDD运营商从感情上接受。TD-LTE凭借与LTE FDD融合发展的便利，吸引了全球运营商采用TD-LTE技术，与LTE FDD进行融合组网。自2012年伊始，日本Softbank启动TD-LTE商用，目前已经部署4万多个基站，近300万用户，随后也部署了LTE FDD网络，双网同时运营。美国第二大移动运营商Sprint在LTE FDD网络部署完成后，于2013年启动TD-LTE商用网络建设，作为LTE FDD网络的补充。

TD-LTE之所以能获得国际化发展的初步成功，首先得益于在标准化过程中秉持了“融合化发展”的定位。在LTE国际标准化伊始，我国提出了兼顾自主知识产权和国际融合的TD-LTE方案，与LTE FDD共享一系列核心技术，同时鼓励国际厂商广泛参与，于2008年在3GPP实现了TD-LTE和LTE FDD标准同时获得通过，TD-LTE成为以我国为主、被国际产业广泛接受的国际标准。在其后的LTE版本升级中，TD-LTE和LTE FDD均保持同步演进。2010年，TD-LTE增强标准TD-LTE-Advanced与FDD一起，被ITU-R正式接受为IMT-Advanced（4G）国际标准。

TD-LTE标准在国际上被广泛认可且与LTE FDD标准同步演进，为TD-LTE与LTE FDD的融合发展打下了坚实的基础。一方面，这使任何一个LTE设备制造企业都可以同时启动LTE FDD和TD-LTE设备研发，协同制定产品规划和路标，最大限度地共用技术产品平台和共享研发资源；另一方面，同时拥有TDD和FDD频谱的国内外运营商可以充分利用TD-LTE和LTE FDD“核心技术融合”的优势，以更低成本部署TD-LTE/LTE FDD双模4G网络，进一步扩大了可能部署TD-LTE的国际运营商的范围。因此，从未来TD-LTE的国际化进程角度来看TD-LTE与LTE FDD的相互融合，和谐共存，对TD-LTE的长期国际化发展前景将产生深远影响。

目前，从技术角度主流的混合组网模式（包括3G、LTE FDD、TD-LTE）主要有三种：第一种方式是仅仅将TD-LTE作为数据网络，LTE FDD网络和原有3G网络强耦合。另外一种方式是让两种制式分别与原有3G网络进行耦合，实现TD-LTE/WCDMA和LTE FDD/WCDMA的CSFB（电路域回落）。而这种方式当中，两种制式独立建网，不但不共享核心网，同时，不实现制式间切换。第三种模式是，让两种制式之间以及彼此与3G网络间能够实现有效的数据业务切换和互操作。并且最大限度的实现网络与基站设备的共享。

未来LTE的话音业务将有可能基于VoIP，VoLTE是LTE语音方案的最终解决办法。根据Infonetics Research预测，2013年底全球VoLTE商用网络将达到12个，VoLTE用户将达到800万，其中亚太地区将占据用户份额中的四分之三。因此，仍有可能需要保留两种组网模式：一种是只在LTE FDD实现VoLTE，并实现和3G网络的话音连续性，而TD-LTE仅作为纯数据网。另外一种模式是FDD LTE和TD-LTE并重，均实现VoLTE及与3G的话音连续性，且实现TD-LTE与LTE FDD之间的话音和数据切换。如下图所示：

随着4G时代的到来和移动互联网的蓬勃发展，未来新的业务模式，用户需求以及移动运营商的服务业务模式也将发生革命性的、不断的变化。TD-LTE制式是实现非对称频谱的最佳技术方案，对于全球大部分LTE FDD运营商，仍然是最具灵活性的选择。将TD-LTE“弱化”为“半功能”技术，虽然短期内似乎可以简化其TD-LTE/FDD混合网络结构，长远看也不一定符合以LTE FDD为主的运营商的自身利益。由此可见，TD-LTE/FDD融合组网策略和技术的研究对整个LTE产业健康发展的重要性。

TD-LTE和LTE FDD的相互促进、融合发展并不是简单的技术方案融合，它涉及到标准和知识产权、产品、产业链等多个方面，是一个庞大而复杂的课题。

从标准和知识产权方面，应加快TD-LTE/FDD融合组网策略和技术的研发和试验，为融合发展扫清技术障碍。虽然在我国通信产业界的推动下，TD-LTE/LTE FDD/WCDMA/TD-SCDMA/GSM五模十三频芯片和终端已经取得初步突破，但TD-LTE /FDD融合组网技术仍有多个方面需要完善，包括两种制式之间的切换、TD-LTE与LTE FDD网络之间的负载均衡、核心网共享方案、针对不同运营商组合的TD-LTE/LTE FDD/3G多模多频终端方案，直至TD-LTE/LTE FDD联合传输和载波聚合方案等。同时，3G时代中国移动采用了TD-SCDMA制式，并没有向高通等掌握核心专利的国外企业交专利费，4G时代的到来，尤其在TD-LTE商用背景下，由于高通掌握了相当数量的TD-LTE基础专利，成为中国运营商一道绕不过去的坎。2013年高通曾表示：2014年起将从中国获得更多的专利费收入。随之国家发改委便介入到了高通的反垄断调查，这一消息让高通在国内通信业界处于风口浪尖。总而言之到目前为止，部署TD-LTE/LTE FDD双模组网的运营商，还是相对独立运营两个模式的网络，并未完全实现TD-LTE/LTE FDD的深度融合，产业需要投入更大精力对相关关键技术和组网策略及相关核心/基础知识产权开展深入研究和试验验证。

从产品方面，要加快系统共平台领域的研究。自2011年Q2，华为、中兴、大唐、ALU等先后TD/FDD共平台商用宏站设备以来，各大主要设备厂商加大了两种制式的系统共平台领域的研究，希望在相同带宽、通道数条件下，TD-LTE和LTE FDD的亟待单元可以采用共硬件平台，并且部分软件可复用。到2011年，海思半导体、高通、三星等芯片厂商先后了支持两种制式的数据卡终端，使得相关领域的研究进入了快车道。同时，应推动TD-LTE运营规模的迅速扩大，树立TD-LTE/FDD融合组网运营的成功范例。“增长是硬道理”，如果TD-LTE的用户规模和终端产品规模能够在2014年-2015年快速扩大，将促进TD-LTE与LTE FDD继续朝融合方向发展。

从产业链的角度，虽然TD-LTE由于得到国内外产业广泛支持和参与，初步形成了比较完整的国际供货链，网络设备成熟度已经和LTE FDD完全同步，芯片、终端等方面差距也大幅缩小。并已初步建立起国际化、端到端的产业链。从芯片、设备、终端到测试仪表产业链单元逐步完备，但与LTE FDD产业相比仍然有不足。应尽快弥补TD-LTE产业短板，继续缩小TD-LTE与LTE FDD的产业差距。但是必须看到，对于产业而言，TD-LTE与LTE FDD将长期保持“既融合发展，又相互竞争”的关系，TD-LTE与LTE FDD争抢研发和产业化资源的问题仍然存在，部分企业仍然着重投入LTE FDD，对TD-LTE的投入不足。因此，应鼓励、支持企业加大投入，继续加强芯片、仪表等TD-LTE研发，在关键环节上进一步缩小和LTE FDD的产业化差距，在产业实力上为TD-LTE/FDD的长期稳定融合发展奠定基础。

随着LTE业务在全球市场的快速发展，尤其是中国LTE市场的规模启动，LTE产业将迎来激动人心的未来。我们尤其期待，与产业界和消费者一起，共同拥抱中国的4G时代。

作者简介：宋丽（1979- ），女 辽宁沈阳人，硕士，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心电学部电子工程二室，助理研究员；刘志聪（1973- ），男，天津蓟县人，硕士，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心实用新型部电学三室，助理研究员；田晓云（1982- ），女，北京人，硕士，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心电学部电子工程二室，助理研究员。