1、引言

　　時分雙工（TDD）是一種現(xiàn)代通信系統(tǒng)常用的雙工方式，在移動通信系統(tǒng)中用于分離接收與發(fā)送信道（或上下行鏈路）。如圖1所示，在TDD方式的移動通信系統(tǒng)中，接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時隙作為信道的承載，用時間來保證接收與發(fā)送信道的分離。而傳統(tǒng)的頻分雙工（FDD）方式的移動通信系統(tǒng)的接收和發(fā)送使用分離的兩個對稱頻率信道承載，用頻段來保證接收與發(fā)送信道的分離。

圖1　TDD和FDD的工作原理

　　由于TDD方式中上下行信道使用同樣的頻率，上下行信道具有互惠性，從而使TDD方式的移動通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出一定的獨(dú)有特點(diǎn)。例如頻率配置的便捷性，非對稱業(yè)務(wù)的相對靈活性和業(yè)務(wù)信道易于體現(xiàn)智能天線優(yōu)勢等。

　　目前，隨著以PHS、SCDMA、TD-SCDMA和WiMAX等為代表的TDD方式移動通信系統(tǒng)的陸續(xù)出現(xiàn)和發(fā)展，TDD相關(guān)技術(shù)的研究和應(yīng)用也日益受到重視。本文將從TDD方式的相關(guān)技術(shù)、優(yōu)缺點(diǎn)以及TDD方式在未來移動通信系統(tǒng)中的地位等方面，分析采用TDD方式的移動通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢。

　　2、TDD相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)

　　2.1　智能天線技術(shù)

　　智能天線技術(shù)使用一組 天線和對應(yīng)的收發(fā)信機(jī)按照一定的方式進(jìn)行排列和激勵，利用波的干涉原理產(chǎn)生具有較強(qiáng)方向性的輻射方向圖。智能天線以多個高增益窄波束動態(tài)地跟蹤不同的期望用戶，提高用戶接收的信號功率，同時將賦形波束之外的非期望用戶受到的干擾加以抑制，從而在一定程度上降低多址干擾（MAI），提高通信系統(tǒng)的容量，增加接收靈敏度。

　　20世紀(jì)90年代中期，世界各國開始考慮將智能天線技術(shù)應(yīng)用于移動通信系統(tǒng)。美國Arraycom公司在PHS系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了智能天線；北京信威通信公司也成功開發(fā)使用智能天線技術(shù)的SCDMA無線通信系統(tǒng)。1998年中國向國際電聯(lián)提交的TD-SCDMA RTT建議就是次提出以智能天線為技術(shù)的CDMA通信系統(tǒng)。在WiMAX寬帶無線接入技術(shù)中，將智能天線作為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的一項(xiàng)可選技術(shù)， 802.16e協(xié)議定義了專用流程來支持完全自適應(yīng)的波束賦形算法。

　　在TDD系統(tǒng)中，上下行鏈路使用相同頻率，且間隔時間較短，鏈路無線傳播環(huán)境差異不大，在賦形算法中可以近似使用相同權(quán)值。與之不同的是，由于 FDD系統(tǒng)上下行鏈路信號傳播的無線環(huán)境受頻率選擇性衰落影響不同，根據(jù)上行鏈路計(jì)算得到的權(quán)值不能直接應(yīng)用于下行鏈路。因而，TDD方式更能夠體現(xiàn)智能天線的優(yōu)勢。

　　但是智能天線在使用過程中依然存在諸多的限制。在采用TDD方式的移動通信系統(tǒng)中，智能天線對每個用戶的上行信號均采用賦形波束，提高系統(tǒng)性能較為直接。但當(dāng)用戶僅處于接收狀態(tài)下，同時在基站覆蓋區(qū)域內(nèi)移動時（空閑狀態(tài)），基站無法預(yù)知用戶方位，必須使用全向波束進(jìn)行發(fā)射。

　　此外，必須在智能天線算法的復(fù)雜性和實(shí)時實(shí)現(xiàn)的可能性之間進(jìn)行折中。目前的實(shí)用智能天線算法還難以解決時延超過碼片寬度的多徑干擾和高速移動多普勒效應(yīng)造成的信道惡化。在多徑嚴(yán)重的高速移動環(huán)境下，將智能天線和其他抗干擾的技術(shù)結(jié)合使用，才可能達(dá)到更好的效果。另外，智能天線的性能隨天線陣元數(shù)目的增加而增強(qiáng)，但是增加天線陣元的數(shù)量，必將提高系統(tǒng)的復(fù)雜性，特別是在較低頻段工作時。巨大的智能天線重量將會給工程施工帶來麻煩。

　　2.2　聯(lián)合檢測技術(shù)

　　聯(lián)合檢測技術(shù)是多用戶檢測技術(shù)的一種。傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)信號分離方法是把MAI看作熱噪聲，將單個用戶信號看作是各自獨(dú)立的過程進(jìn)行分離。實(shí)際上，由于MAI中包含一定的先驗(yàn)信息，如已知的用戶信道碼和各用戶的信道估計(jì)等，因此MAI不應(yīng)該被當(dāng)作噪聲處理，它可以被利用起來以提高信號分離方法的準(zhǔn)確性。在采用TDD方式的TD-SCDMA系統(tǒng)中，幀結(jié)構(gòu)中專門設(shè)置了用于信道估計(jì)的訓(xùn)練序列，根據(jù)接收的訓(xùn)練序列信號和已知訓(xùn)練序列估算信道沖激響應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)合檢測算法。

　　通過聯(lián)合檢測算法，可以在一定程度上抑制干擾，擴(kuò)大容量，降低功控要求，削弱遠(yuǎn)近效應(yīng)。理論上說，聯(lián)合檢測技術(shù)可以完全消除MAI的影響，但在實(shí)際應(yīng)用中，信道估計(jì)準(zhǔn)確性將直接影響到干擾消除的效果，同時，隨著處理信道數(shù)的增加，算法的復(fù)雜度指數(shù)也增加，如果進(jìn)一步考慮小區(qū)間干擾的抑制，實(shí)時算法將難以達(dá)到理論性能。