解读LTE TDD/FDD融合组网的优势和必要性

　　写在前面

　　LTE FDD和TD-LTE融合发展是国际趋势，中国4G也必将走融合之路，只有TDD/FDD互补才能使LTE更加良性的生长。作为移动通信的基础，频谱资源的分布情况，决定了"融合"将成为全球电信运营商的必然选择——在大大小小的会议和公众场合，工信部部长苗圩对于"中国4G应该如何发展？"的回答始终未曾改变。

　　全世界都在讲融合，那么，究竟何为融合？TDD/FDD融合组网又有什么优势？本期，我们就一起来科普。老规矩，不对的地方还有需要补充的地方还望大家指出，太平洋水深，分享光荣。

　　■TDD和FDD是什么

　　LTE系统有两种模式，即FDD（Frequency Division Duplexing，频分双工）和TDD（Time Division Duplexing，时分双工），一般用LTE FDD（写法不一，FDD LTE，FDD-LTE都代表频分吗模式）和TD-LTE来区别两种不同的系统模式。

　　■TDD和FDD的工作原理

　　频分双工（FDD） 和时分双工（TDD）是两种不同的双工方式。如下图所示，FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送，用保护频段来分离接收和发送信道。FDD必须采用成对的频率，依靠频率来区分上下行链路，其单方向的资源在时间上是连续的。FDD在支持对称业务时，能充分利用上下行的频谱，但在支持非对称业务时，频谱利用率将大大降低。

　　TDD用时间来分离接收和发送信道。在TDD 方式的移动通信系统中，接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载，其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送信号给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。

　　原理有些晦涩，普通用户也不必深究。知道了TDD和FDD的概念，再来看所谓的TDD/FDD融合组网究竟是什么。

　　■TDD/FDD融合组网是什么

　　最直白的解释就是，在适合/需要TDD作覆盖的区域部署TD-LTE网络，在适合/需要FDD作覆盖的区域部署LTE FDD网络，实现资源互补，灵活部署。这不仅能够应用在城镇/农乡，亦能应用到同一区域，实现零散频谱的聚合利用。此外，制式切换时，多模终端也可自动匹配进行无缝连接。

　　目前，4G的组网方式大体就以下三种：

　　1、松耦合模式：FDD LTE与3G结合，支持双模。TD-LTE作为独立网络，不进行和LTE FDD、3G之间的互通，仅用于offload，作用类似于Wi-Fi

　　2、紧耦合模式：TD-LTE和LTE FDD分别与3G结合，支持双模。但TD-LTE和LTE FDD之间可以进行互通，独立建网

　　3、融合模式：TD-LTE和LTE FDD融合组网，实现PS handover（分组业务切换），打造Single EPC（统一核心网）甚至Single RAN（统一移动回传网）

　　TDD/FDD就属于第三种模式，它的好处其实很明显：因为LTE FDD的频谱资源稀缺，而TD-LTE的频谱资源丰富，为了突破FDD后期部署瓶颈，采取混合组网方式，从而提高频谱利用率，两个制式还可做负载均衡，提高网络可用性和基础性能。

　　■TDD和FDD的优劣势（TDD视角，对比FDD）

　　1、使用TDD技术时，只要基站和移动台之间的上下行时间间隔不大，小于信道相干时间，就可以比较简单的根据对方的信号估计信道特征。而对于FDD技术，一般的上下行频率间隔远远大于信道相干带宽，几乎无法利用上行信号估计下行，也无法用下行信号估计上行；这一特点使得TDD方式的移动通信体制在功率控制以及智能天线技术的使用方面有明显的优势。但也是因为这一点，TDD系统的覆盖范围半径要小，由于上下行时间间隔的缘故，基站覆盖半径明显小于FDD基站。否则，小区边缘的用户信号到达基站时会不能同步。

　　2、TDD技术可以灵活的设置上行和下行转换时刻，用于实现不对称的上行和下行业务带宽，有利于实现明显上下行不对称的互联网业务。但是，这种转换时刻的设置必须与相邻基站协同进行。

　　3、与FDD相比，TDD可以使用零碎的频段，因为上下行由时间区别，不必要求带宽对称的频段。

　　4、TDD技术不需要收发隔离器，只需要一个开关即可。

　　5、移动台移动速度受限制。在高速移动时，多普勒效应会导致快衰落，速度越高，衰落变换频率越高，衰落深度越深，因此必须要求移动速度不能太高。例如在使用了TDD的TD-SCDMA系统中，在目前芯片处理速度和算法的基础上，当数据率为144kb/s时，TDD的最大移动速度可达250km/h，与FDD系统相比，还有一定差距。一般TDD移动台的移动速度只能达到FDD移动台的一半甚至更低。

　　6、发射功率受限。如果TDD要发送和FDD同样多的数据，但是发射时间只有FDD的大约一半，这要求TDD的发送功率要大。当然同时也需要更加复杂的网络规划和优化技术。

　　■TDD和FDD的优劣势（TDD/FDD融合角度）

　　TDD双工方式的工作特点使TDD具有如下优势：

　　1、能够灵活配置频率，使用FDD系统不易使用的零散频段；

　　2、可以通过调整上下行时隙转换点，提高下行时隙比例，能够很好的支持非对称业务；

　　3、具有上下行信道一致性，基站的接收和发送可以共用部分射频单元，降低了设备成本；

　　4、接收上下行数据时，不需要收发隔离器，只需要一个开关即可，降低了设备的复杂度；

　　5、具有上下行信道互惠性，能够更好的采用传输预处理技术，如预RAKE技术、联合传输（JT）技术、智能天线技术等，能有效地降低移动终端的处理复杂性。

　　但是，TDD双工方式相较于FDD，也存在明显的不足：

　　1、由于TDD方式的时间资源分别分给了上行和下行，因此TDD方式的发射时间大约只有FDD的一半，如果TDD要发送和FDD同样多的数据，就要增大TDD的发送功率；

　　2、TDD系统上行受限，因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站；

　　3、TDD系统收发信道同频，无法进行干扰隔离，系统内和系统间存在干扰；

　　4、为了避免与其他无线系统之间的干扰，TDD需要预留较大的保护带，影响了整体频谱利用效率。

　　一句话简单来说：FDD LTE是全球两大4G制式之一，比TD-LTE研发更早，技术更成熟，终端更丰富，与FDD LTE对比，TD-LTE省资源，FDD速度快；TD-LTE适合热点区域覆盖，FDD适合广域覆盖。

　　实际上，理解了上面这些，你就会发现LTE TDD/FDD融合组网的优势和必要性了。