FDD—LTE技术和规划设计方法研究
章文卿
摘要：FDD-LTE是目前4G网络的核心技术，但在实际运营过程中，FDD-LTE技术遇到了较多的瓶颈和制约，其低运营成本高网络效率的特点并没有完全发挥出来。文章通过分析，找到了FDD-LTE网络规划设计中的一些策略和方法，认为FDD-LTE～$到的局限性是技术更迭过程中的必经阶段，目前的技术问题可以随着技术改进过程逐渐克服。
关键词：FDD-LTE；4G网络；规划设计
LTE项目是3GPP推动的移动通信技术的长期演进（LongTerm Evolution，LTE），始于2004年3GPP的多伦多会议。LTE并非严格意义上的4G技术，多被认为是3.9G的全球标准，它采用OFDM和MIM0等无线关键技术，在20MHz频谱带宽和4X4MIMO下能够提供下行326Mbit/S与上行86Mbit/S的峰值速率，可明显提高小区容量，并改善小区边缘用户的性能。LTE系统同时定义了频分双工（FrequencyDivision Duplexing，FDD）和时分双工（TimeDivision Duplexing，TDD）两种方式，但由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素，LTE FDD支持阵营更加强大，标准化与产业发展都领先于LTE-TDD。LTE标准中的FDD和TD两个模式间只存在较小的差异，相似度达9070，如表l所示。
1LTE网络的主要技术特点
LTE系统无线网物理层下行传输方案采用了先进成熟的OFDM技术，上行传输方案采用了峰均比较低的单载波方案SC-FDMA。OFDM技术是LTE系统的技术基础和主要特点，OFDM系统参数的设定对整个系统的性能会产生决定性的影响。另外MIMO是LTE提高系统传输速率的最主要手段，目前MIM0典型配置是下行2×2，上行1×2等。上行虚拟MIM0技术也被LTE采纳作为提高小区上行平均吞吐率的主要手段。
除此之外，高阶调制技术、HARQ技术、链路自适应（AMC）技术、快速MAC调度技术、小区干扰消除技术等也是影响LTE网络的关键技术。而FDD-LTE技术最大的特点是使用了MIMO多天线技术在频分技术的基础上对空间编码进行了划分。因为MIMO技术的支持，LTE技术支持的4G网络同频干扰现象更少，但高速移动的通讯掉线现象称为技术上的第一难点。
2FDD-LTE技术的问题
FDD-LTE技术拥有更加密集的热点布置，在平均距离约150公里的宏观蜂窝网络的基础上，FDD-LTE更加注重异构网络对大负荷地区和弱信号地区的加强布置，形成小蜂窝网络、微蜂窝网络和微微蜂窝网络。但这种布置方式一方面给空间编码带来了复杂度，另一方面移动用户会频发发生漫游而容易发生掉线。
与此同时，FDD-LTE使用了可调整功率发射模式用于划分两个相邻基站之间的用户，防止出现同频用户之间的通讯干扰。与2G移动语音通讯线路交换模式不同，4G通讯实现了数据的全分组交换，此种交换模式允许用户通讯出现闪断的同时，用户的通话质量可能出现问题。特别是系统无法考察用户移动通讯端处于信号较差的楼宇内还是信号较强的室外。这种情况很容易导致室内用户的信号质量变差。
在前期宣传中，因为4G网络的LTE技术完全抛弃了线路交换设备，所有的语音数据实现了分组交换，所以用户了解到的4G网络的成本较低。但实际上，三大运营商短时间内在全国范围部署4G网络的基站（每个地级市往往需要部署2000-4000个基站），其资金回转压力较大，所以4G网络的实际服务价格受到了广泛的质疑。在远高于预期的服务价格支持下，三大运营商的4G网络运营成绩仍然不理想，除一线城市外，4G网络的运营基本都出现了亏损现象。
3FDD-LTE的设计方法
3.1信号塔的布局设计
4天线FDD-LTE信号塔是目前较常用的信号塔形式，4天线的MIMO技术可以提供8个完全独立的信号瓣。但在通讯条件较为复杂，负荷较大的位置，信号塔的天线数可以适当的提高，目前个别一线城市的核心市区设立了12天线的系统，可以提供更加复杂的空间分配方式。
同时，3G时代及之前的单一天线信号塔更加注重信号塔位置资源的抢占，此举需要通讯公司最快的速度抢占优势信号塔位置，确保主要的集镇和村庄的信号在信号加强区中。进入到FDD LTE时代，信号塔的位置变化不是影响信号的首要问题，系统设计中应该考虑多天线支持下的信号空间编码问题。
3.2漫游及干扰
通过高密度的多天线复杂空间编码的布置，基于FDDLTE技术的4G网络会在重点区域形成多重异构网络，此种模式可能造成两个后果：
其一，信号间的干扰明显增加。因为线塔密度的增加，固定发射频率下，同频信号受到的临近线塔的同频干扰明显增加，所以FDD-LTE需要更加细致的空间编码支持。这种编码策略需要在系统每经过一次改造后进行及时的更新，甚至在系统负荷量发生变化时及时调整。此举给网络运行技术支持工作带来了较大的压力。
其二，用户漫游频率增加。因为信号塔的密度增加，用户的移动方向接近随机，目前FDD-LTE对用户漫游的策略是根据用户的移动速度决定的。低速移动的用户更加倾向于分配给微蜂窝的基站，而高速移动的用户更加倾向于分配给宏观基站。但MIMO技术给移动用户的支持也存在问题，因为MIMO技术的信号瓣之间的间隙导致了直线运动的用户可能会通过不同信号瓣时在两个基站之间频繁漫游，此种漫游过程是造成信号不稳定的主要原因。越来越多的用户反映在高铁或者动车上手机信号质量下降，也正是因为此原因。在高速运行车辆上进行单独的信号引入和信号加强是目前在FDD-LTE模式下解决高速移动掉线问题的唯一有效途径。
3.3市场开发梯度与市场配合的问题
因为FDD-LTE的之前兼容性较好，即便在FDD-LTE网络没有完全覆盖的地区，FDD-LTE的市场业务仍然可以开展。所以，在FDD-LTE的市场拓展过程中，出现了与以往业务不同的市场拓展模式。此种模式是通过借用3G网络相对高成本通道的方式延缓FDD-LTE的施工压力。此种模式下，虽然网络可能采用了较低的收费运行在较高的运行成本上，但在用户侧看来，可以提前体验FDD-LTE服务是关键。文章研究发现，通过此种方式可以有效缓解FDD-LTE大规模建设的融资成本。此融资成本远高于借用3G网络传输信号的信道维护成本。
但是，当前的服务价格无法显著降低，也是因为目前三线四线城市使用的信号仍然需要较多的3G网络甚至2G网络提供，服务的成本并没有明显降低。且4G网络的建设需要大量的资金，在4G网络基础设施没有完全取代3G网络基础设施之前，服务价格难以得到有效的下调。
4结语
4G技术在设计和部署过程中遇到了较多的问题，这些问题为日后FDD-LTE技术的技改提供了重要的信息。文章通过分析这些问题，认为FDD-LTE亟待解决的是干扰问题和掉线问题，而此二者的解决方案在类似的研究中也有提及，文章提出了部分技改意见。
