TDD

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TDD(Time Division Duplexing,时分双工)

　　TDD是移动通信系统中使用的全双工通信技术的一种，与FDD相对应，是在帧周期的下行线路操作中及时区分无线信道以及继续上行线路操作的一种技术。

　　在TDD模式的移动通信系统中，接收和传送在同一频率信道(即载波)的不同时隙，用保证时间来分离接收和传送信道。该模式在不对称业务中有着不可比拟的灵活性，TD-SCDMA只需一个不对称频段的频率分配，其每载波为1.6MHz。由于每RC内时域上下行切换的切换点可灵活变动，所以对于对称业务(语音和多媒体等)和不对称业务(包交换和因特网等)，可充分利用无线频谱。

　　在TDD模式的移动通信系统中，基站到移动台之间的上行和下行通信使用同一频率信道(即载波)的不同时隙，用时间来分离接收和传送信道，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。

　　FDD模式的特点是在分离的两个对称频率信道上，进行接收和传送，用保证频段来分离接收和传送信道。某些系统中上下行频率间隔可以达到190MHz。

　　与FDD相比，TDD具有一些独到的优势，也有一些明显的不足。

　　优势：

　　(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。而对于一般的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。

　　(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。

　　不足：

　　(1)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。

　　(2)覆盖半径小。也是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。

　　(3)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。

　　(4)需要更复杂的网络规划和优化技术。

　　目前，由我国提出的3G技术标准TD-SCDMA是三个3G标准中唯一使用TDD技术的标准。

　　1.智能天线技术

　　智能天线技术使用一组天线和对应的收发信机按照一定的方式进行排列和激励，利用波的干涉原理产生具有较强方向性的辐射方向图。智能天线以多个高增益窄波束动态地跟踪不同的期望用户，提高用户接收的信号功率，同时将赋形波束之外的非期望用户受到的干扰加以抑制。从而在一定程度上降低多址干扰(MAI)，提高通信系统的容量，增加接收灵敏度。20世纪90年代中期．世界各国开始考虑将智能天线技术应用于移动通信系统。美国Arraycom公司在PHS系统中实现了智能天线；北京信威通信公司也成功开发使用智能天线技术的SCDMA无线通信系统。1998年中国向国际电联提交的TD．SCDMARrr建议就是第一次提出以智能天线为核心技术的CDMA通信系统。在WiMAX宽带无线接人技术中．将智能天线作为系统实现的一项可选技术．802．16e协议定义了专用流程来支持完全自适应的波束赋形算法。

　　在TDD系统中，上下行链路使用相同频率，且间隔时间较短．链路无线传播环境差异不大．在赋形算法中可以近似使用相同权值。与之不同的是，由于FDD系统上下行链路信号传播的无线环境受频率选择性衰落影响不同，根据上行链路计算得到的权值不能直接应用于下行链路。因而，TDD方式更能够体现智能天线的优势。

　　但是智能天线在使用过程中依然存在诸多的限制。在采用TDD方式的移动通信系统中，智能天线对每个用户的上行信号均采用赋形波束，提高系统性能较为直接。但当用户仅处于接收状态下．同时在基站覆盖区域内移动时(空闲状态)，基站无法预知用户方位，必须使用全向波束进行发射。

　　此外．必须在智能天线算法的复杂性和实时实现的可能性之间进行折中。目前的实用智能天线算法还难以解决时延超过码片宽度的多径干扰和高速移动多普勒效应造成的信道恶化。在多径严重的高速移动环境下，将智能天线和其他抗干扰的技术结合使用．才可能达到更好的效果。另外，智能天线的性能随天线阵元数目的增加而增强，但是增加天线阵元的数量，必将提高系统的复杂性，特别是在较低频段工作时．巨大的智能天线重量将会给工程施工带来麻烦。

　　2.联合检测技术

　　联合检测技术是多用户检测技术的一种。传统的CDMA系统信号分离方法是把MAI看作热噪声．将单个用户信号看作是各自独立的过程进行分离。实际上，由于MAI中包含一定的先验信息，如已知的用户信道码和各用户的信道估计等．因此MAI不应该被当作噪声处理，它可以被利用起来以提高信号分离方法的准确性。在采用TDD方式的TD．SCDMA系统中，帧结构中专门设置了用于信道估计的训练序列．根据接收的训练序列信号和已知训练序列估算信道冲激响应可以实现联合检测算法。

　　通过联合检测算法，可以在一定程度上抑制干扰，扩大容量，降低功控要求，削弱远近效应。理论上说，联合检测技术可以完全消除MAI的影响，但在实际应用中，信道估计准确性将直接影响到干扰消除的效果，同时，随着处理信道数的增加，算法的复杂度指数也增加，如果进一步考虑小区间干扰的抑制．实时算法将难以达到理论性能。

　　3.上下行时隙非对称配置技术

　　在TDD方式的移动通信系统中，接收和发送使用同一频率的不同时隙，因此在支持不对称业务方面具有一定的灵活性。依据不同TDD系统帧结构的特点，通过配置上下行业务时隙的数量．可以实现不同业务需求下的数据传送以满足上下行非对称业务的需求，如浏览网页、视频点播等。图2给出了对称(上行3时隙，下行3时隙)和非对称(上行1时隙，下行5时隙)的TDD帧结构．其中TS0时隙是下行公共控制时隙。这种通过调整上下行时隙比例以满足不同业务需求．提高无线资源利用率的技术，被称为上下行非对称时隙配置技术。而在使用FDD方式的系统中．非对称业务的实现对上行信道资源将存在一定的浪费．必须采用高速分组接人(HSPA)、EV．DO和广播，组播等技术。

　　上下行非对称时隙配置技术在为非对称业务的实现提供一定灵活性的同时，对采用非对称时隙的相邻小区也带来相互干扰问题．目前通常采用牺牲过渡带小区时隙的方法加以规避，但过渡带小区所处区域和数量的确定都会加大网络规划的难度。