中国移动TDD―LTE/FDD―LTE网络融合策略探讨

为了探讨中国移动如何实现LTE融合发展，首先分析了中国移动tdd-lte/fdd-lte融合发展目标及互操作思路，随后通过分析当前国际LTE发展状况、运营商频率资源现状以及面临的问题等，得出了FDD900M/1.8G与TDD的多网融合方式及操作策略。

TDD-LTE FDD-LTE 融合发展

1 引言

LTE产业链已逐步走向成熟，据全球移动设备供应商协会（GSA）统计，截至2015年底，全球共有611家运营商投资LTE网络。而在LTE网络迅速部署时，许多电信运营商早已将重心放在了下一代演进之上。

在进入商业运营的360张LTE网络中，有312张仅使用FDD技术进行部署，31张仅使用TDD模式进行部署，剩下17张则采用FDD和TDD混合组网模式进行部署。2015年TDD部署有了提升，如今已有12.5%以上的LTE运营商采用TDD模式部署LTE网络。 TDD-LTE/FDD-LTE融合组网已经成为全球移动宽带的重要演进方向。

中国移动在取得TDD-LTE网络牌照后明确了终端多模多频段需求，并将长期发展目标定为支持五模十频段的TDD/FDD融合终端。因此，文章接下来将探讨中国移动如何踏向LTE融合发展之路。

2 LTE融合发展驱动力

（1）TDD-LTE和FDD-LTE网络技术差异小

除了在物理层帧结构上有所差异之外，TDD-LTE和FDD-LTE网络在其他技术有着一致性。据统计，两者技术差异仅有约10%，如此一来，对于终端以较少成本同时支持两个系统非常有利。另外，两者间的互操作也能认为是系统内的互操作，两者在组网技术层面同样具有极大的通用性。

（2）终端产业链已趋于成熟

截至2015年7月，全球共3253款LTE终端，手持智能终端的比例在50%以上，达到1783款。其中FDD1.8G终端达到1543款，TDD-LTE终端1210款，绝大部分同时支持FDD1.8G。FDD900M终端迅猛发展，一年内终端数由335增长到668，智能手机由161增长到372，增长均超过一倍。配合FDD和TDD网络的高低频段组合，用户体验界面的终端也在不断融合演进。

（3）频谱资源相对缺乏

目前，中国移动的手机用户数约是其他两家运营商的4倍，但在频谱方面中国移动频率资源缺相对缺乏，仅TDD网络中国联通单用户可用频谱是移动的3.6倍，中国电信是中国移动的5倍；在TDD-LTE/FDD-LTE融合网络方面，中国联通是中国移动的1.9倍，中国电信是中国移动的2.7倍。中国移动数据体验方面处于劣势，尤其是上行速率的不足极大地限制了上下行对称型业务的发展；覆盖方面，中国电信稳步推动FDD800M建设，中国联通推动UorL900M建设，中国移动的优势也在不断被缩小。

（4）目前LTE频谱使用状况

LTE网络使用最广泛仍是1.8G频段，达到了44%。而使用1.8G频段部署的LTE网络也有着最为庞大的用户终端生态系统，能在该频段运行的LTE终端超过42%。除此之外，同样被广泛使用的频段还有2.6G和800M，使用2.6G频段的LTE网络超过25%；全球约有20%的运营商用800M频段部署LTE网络。

800M&900M也逐步成为LTE网络Refarming建网的考虑频段，FDD与TDD高低频段组合，可以完善覆盖效果。

3 LTE融合发展目标

国际上，有超过1亿的FDD网络用户，比之TDD网络，FDD-LTE有着更为可观的发展前景。国内TDD网络已占有2.6G频段，预计FDD网络将占用的是1.8G和2.1G频段，因为频段更低，因此也有更好的覆盖效果；FDD的时延比TDD低；TDD的频谱利用率比FDD高。因为两者都是扁平结构，也都有助于进行组网。

对TDD和FDD网络的融合，在采取分层建网、各有侧重的策略，发展目标如表1所示。

2G/3G网络：2G定位为话音补充网络，在城区作为VoLTE的补充网络，TDS作为过渡网络，语音和数据业务被逐渐分流到TDD-LTE网络。

4G网络：定位为精品网络，LTE900M作为移动宽带和VoLTE语音接入的基础网，LTE1.8G与TDD-LTE作为移动性能网，开通TDD+FDD融合，构建4G全覆盖全业务的优质网络；FDD900M+TDD F频段满足农村需要，对于城市，采用FDD900M+FDD1.8G双层网络进一步补强LTE上行容量。

在主流背景为LTE融合发展的基础上，基于各种因素，不难看出中国移动想要实现融合组网依旧是非常曲折的。文章探究的主要内容是融合发展的策略。

4 中国移动LTE发展面临的问题

（1）农村覆盖

中国移动TDD已下乡解决热点覆盖，但广覆盖成本太高，对容量要求低，优先使用FDD900M，频段优势明显，在5 MHz带宽下，想要使小区的边缘用户能拥有2 Mbps的宽带业务，可以利用现有的GSM900M站址资源和天馈系统。

（2）城市的深度覆盖

TDD由于频段较高，在城市的深度覆盖明显不足，影响对2G网络的卸载和将来VoLTE的体验，采用FDD900M/1.8G，900M频段有覆盖优势，1.8G频段有容量与终端优势。

（3）国际漫游接纳

漫游终端对TDD支持能力相对较差，部分漫游终端支持FDD1.8G。

（4）对称及分享业务的承载

TDD非对称特性导致对称业务容量受限以及影响VoLTE覆盖，通过FDD1.8G融合，解决了对称业务的上行容量问题。

（5）TDD上行容量

TDD上行容量受限影响视频监控、分享等业务容量与体验，FDD1.8G有上行容量优势。

（6）可用4G频谱

中国移动可用4G频谱与用户数比远小于中国电信和中国联通，FDD1.8G可以弥补差距。900M/1.8G频段频谱是中国移动战略资源，FDD网络不仅仅是对TDD的补充，而且是一张和TDD同等重要并深度融合的战略。核心竞争力是频谱，需要将优质的、宝贵的、稀缺的FDD频谱资源充分利用好，建设融合的LTE精品网络。

5 FDD与TDD F频段的下行覆盖对比

在某地市试验网中，分别进行了FDD900M和TDD F共站对比、FDD1.8G和TDD F共站对比、FDD900M/1.8G和TDD F共站对比。

根据测试结果得出：

（1）覆盖能力：FDD900M>FDD1.8G>TDD F频段；

（2）覆盖接收电平：RSRP：FDD900M比TDD F频段高7～10 dB；FDD1.8G比TDD F频段高2～3 dB（天线增益FDD1.8G高2.5 dB）。

6 中国移动TDD-LTE/FDD-LTE融合

组网的实现及成本分析

6.1 在现有网络基础上FDD组网的实现

（1）网络架构及改造方案

TDD-LTE/FDD-LTE融合组网网络结构如图1所示：

1）核心网部分

TDD/FDD-LTE在核心网层面的接口和协议完全一致，可实现共享核心网、共享用户数据、共享网络数据、共享核心网互操作策略。核心网不会区分小区是TDD还是FDD模式，同时需要支持IMS。

2）传输部分

LTE FDD采用全IP化传输，一般要求空载情况下基站到核心网络的时延小于20 ms，时延抖动小于7 ms，丢包率小于0.05%，每个BBU各自接入传输环，也可以汇聚后共用一个传输端口。5M LTE FDD的峰值下载速率可以达到36M/单小区，考虑实际网络单站不同小区的业务波动，以及测试需求单站传输按照CIR50M、PIR110M提供，10M翻倍。

3）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。

基于TDD共BBU FDD改造，新增FDD基带板，新增FDD RRU，升级CA板。

单BBU同时支持GSM/TD-SCDMA/TDD-LTE/FDD-LTE制式；TDD-LTE和FDD-LTE可配置在一块主控板上，实现TDD/FDD负荷分担、话务均衡和跨制式多载波聚合。

RRU选择2T2R/2T4R/4T4R设备类型。

4）天馈部分

在原GSM基站新建两端口天线或四端口天线，部署2T2R FDD或者2T4R FDD。在原GSM基站把两端口天线替换成一副四端口天线，部署2T2R FDD。在原GSM基站把两端口天线换成一副六端口天线，部署2T4R FDD。

对于无法新增天馈也无法替换的场景（已经是GSM900M和GSM1.8G共天馈），采用合路方案。

（2）FDD900M/1.8G组网及GSM/DCS网清频方案

通过FDD技术特点可以得到：

1）当带宽为2×5 MHz时，平均吞吐率=8/4 Mbps；单用户最大速率=36/13 Mbps；

2）当宽带为2×10 MHz时，平均吞吐率=18/9 Mbps；

单用户最大速率=73/27 Mbps。

可根据业务质量，对FDD900M/1.8G组网带宽进行调整。

在部署初期，业务量不高时，可采用5 MHz带宽组网，而当业务量增加时，后期则采用10MHz带宽组网。

另外，可通过设置隔离带避免网络部署中的干扰，根据占用情况，GSM/DCS基站进行网络翻频，并清理出FDD-LTE所占用的频率，而且不影响隔离带外的GSM/DCS基站。

因此，当带宽=19 MHz，由于不同的组网方式，调整GSM网的方案也有所差异，如表2所示：

6.2 多网融合操作策略

（1）用户驻留策略

1）LTE与异系统，LTE优先驻留

保障4G的优先级最高，用户优先享受4G业务，业务分流；4G未覆盖的区域，，通过重选到2G/3G网络。

2）LTE系统内，宏覆盖区域，优先驻留高频TDD

宏覆盖应用场景，FDD由于低频段优势，能实现更好的覆盖；用户优先驻留高频TDD网络，基于网络覆盖重选到FDD网络。

3）LTE系统内，特殊场景，优先驻留FDD分流

体育场馆、地铁等特殊场景，FDD和TDD覆盖相当；4G用户数多负荷高，当前FDD用户的渗透率相对较低；优先驻留FDD网络，起到分流当前TDD网络负荷的效果。

（2）语音业务操作策略

1）CSFB/Fast Return

VoLTE部署前，用户语音业务必须回落到2G/3G网络；业务结束后，终端建议采用Fast Return快速返回4G网络，保障用户体验效果。

2）SRVCC切换

VoLTE部署后，支持VoLTE终端，用户在进行语音业务时，移动到4G未覆盖/边缘弱覆盖区域，通过SRVCC切换到2G/3G网络；业务结束后，通过重选返回4G网络。

3）VoLTE双向切换

VoLTE部署后，支持VoLTE终端，用户进行语音业务过程，可能由TDD网络移动到FDD网络，或者发生LTE小区之间的移动；VoLTE支持基于覆盖/负荷双向切换。

（3）统一负荷均衡技术

TDD、FDD在高层协议栈完全统一，仅在PHY/MAC稍有区别，先天具备TDD/FDD互操作一致性；通过X2接互其他基站相应的FDD/TDD邻区的负荷信息；基站级别综合考虑FDD/TDD的服务小区、邻区的负荷信息；负荷均衡模块统一进行策略判决，从FDD/TDD邻区中选出合适的小区，并将其作为负荷均衡的目标小区。

（4）FDD/TDD CA载波聚合

1）载波聚合的商业进展

协议方面，对于T+F双连接基本功能，标准已经支持，但是对于具体的T+F频段组合还有待标准后续进一步完善，而且对于三载波F+T，标准上目前主要定义了F+F+T的组合，F+T+T的组合还在标准化中。

终端方面，高通等主流终端芯片厂商对于T+F的载波聚合在Q2已经有部分平台芯片支持，但是频段组合较少，且仅支持FDD为主载波，对TDD为主载波场景高通计划2016年支持，而对于T+F三载波高通计划年底开始陆续支持部分频段组合。

2）载频聚合的建设要求

基站：将FDD和TDD同厂家建设、共站，将FDD和TDD建设为同一个基站，实现跨制式载波聚合；终端：同时支持聚合的FDD和TDD频段以及跨制式载波聚合功能；传输：满足FDD和TDD带宽需求，相对于双连接，对于带宽和时延要求方面更高。

3）应用场景和频段组合

应用场景：结合运营商组网中的实际组网和传输条件，对于站内（集中式BBU）场景建议采用载波聚合技术；

频段组合：FDD900M+TDD2.6G高低频段组合，最大化发挥FDD低频段覆盖优势和TDD高频段的容量优势；

FDD1.8G+TDD2.6G组合，利用产业链成熟性，提高用户感知。

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）： 25-27.

[4] 吴慧敏，杨骅. TDD-LTE多模多频终端发展分析[J]. 移动通信， 2013（13）： 56-59.

[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.

[6] 周广琪，段红梅，王加义. 中国移动LTE-TDD/FDD融合发展路径探讨[J]. 移动通信， 2014（15）： 19-23.

[7] 高E. LTE-FDD与LTE-TDD混合组网研究[J]. 电信技术， 2014（6）： 66-68.

[8] 朱红梅，李宝荣. LTE-FDD和LTE-TDD的融合发展研究[J]. 移动通信， 2008（16）： 38-42.

[9] 章文卿. FDD-LTE技术和规划设计方法研究[J]. 无线互联科技， 2015（8）： 23-24.

[10] 杨永祯. FDD-LTE网络DT测试下载速率提升浅析[J]. 移动通信， 2015（22）： 14-18.