均分配资源的方案(每个 MS每60ms被调
度一次)，QoS在 BSS中的应用使得 Stream-
ing获得了更高的传输速率并保证了GBR，
也使得交互式业务比背景式业务获得了相
对比较高的传输速率。他们体现在终端用
户那里，Video的播放非常平滑以及网页浏
览的速度较高。可以预见这种优质的业务
质量将会吸引到更多的用户。此外也可以
看到，本文提出的方案非常简单、直接并具
有实际应用价值，它使得提供 QoS的BSS
在资源使用上根据业务类型更加优化。
需要指出的是本文只是简单介绍了这
个 QoS的解决方案，实际上一个完整的QoS
解决方案要复杂的多，例如在上面的例子
中，MS3就无法实现传输数据的功能，这会
导致终端用户的数据传输失败，因此必须引
进其他机制保证低优先级的用户数据传输
不被中断掉。
4．结束语
本文介绍了 QoS在 EDGE中的概念、
业务类型以及协商过程，提出了一种 BSS
内实现 QoS的无线资源分配解决方案，主
要针对Streaming业务提出了具体的资源分
配算法。同时考虑多种业务的并存提出了
QoS综合解决方案即通过进行业务和优先
级映射实现不同业务的QoS区分。目前，
上海贝尔阿尔卡特公司的Edge产品采用业
界领先的QoS解决方案，它使得网络能够
非常高效的支持了Streaming业务，特别是
在网络负载高，用户量大的情况下，相对于
传统的网络，吞吐量最多可提高4至5倍，
并且非常稳定(基本上没有抖动)，保证了
Streaming业务在终端的使用效果，达到业
界领先水平。
参考文献
[1]3GPP 44．060：“GPRS；Ms--BSS interface；RLC／MAC protocol” ．
[2]3GPP 48．018：“GPRS；BSS--SGSN；GGSN”
[3]3GPP 24．008：“Mobile radio interface L~yer 3 specification；Core network protocols；
Stage 3”
[4]杨留清、张闽申、徐菊英，数字移动通信系统，人民邮电出版社
[5]崔鸿雁、徐海博、张平，第三代蜂窝网络核心网的QoS技术分析，数据通信，2006年
O1期
TDD的关键技术及其应用前景
朱雪田 孙震强
1、引言
时分双工(’I'DD)是一种现代通信系统
常用的双工方式，在移动通信系统中用于分
离接收与发送信道(或上下行链路)。如图
1所示，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，用时间来保证接收与发送信
道的分离。而传统的频分双工(FDD)方式
的移动通信系统的接收和发送使用分离的
两个对称频率信道承载，用频段来保证接收
与发送信道的分离。
· 59·
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TDD
DD
童 ，下黼 俏 彝《举 下葶亍溢德 上杼遥铺 下杼 进倍 秘雪麟
载 嗣E搜嚣
图 1 TDD和 FDD的工作原理
由于TDD方式中上下行信道使用同样
的频率，上下行信道具有互惠性，从而使
TDD方式的移动通信系统呈现出一定的独
有特点。例如频率配置的便捷性，非对称业
务的相对灵活性和业务信道易于体现智能
天线优势等。
目前，随着以 PHS、SCDMA、 SCD—
MA和 WiMAX等为代表的TDD方式移动
通信系统的陆续出现和发展，TDD相关技
术的研究和应用也日益受到重视。本文将
从 TDD方式的相关技术、优缺点以及 TDD
方式在未来移动通信系统中的地位等方面，
分析采用TDD方式的移动通信系统的特点
与发展趋势。
2,TDD相关关键技术
2．1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。
· 60 ·
．董： ／ 行 遥 僚 时 闽
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 ，I'D_SCD—
MA RTT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宽带无线接入技术中，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
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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。
2．2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
式的佃 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。
2．3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 下行 5时隙)的TDD
帧结构，其中TSO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
须采用高速分组接入(HSPA)、EV—DO和
广播／组播等技术。
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(b) 簿 封 嚣 攮 务 时 阙
图2 对称和非对称业务的时隙分配方案
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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。
3、TDD方式的优势与风险
3．1 TDD方式的技术优势
(1)频率配置相对便捷
随着第三代移动通信(IMT~2000)时
代的到来，多媒体业务对于频谱的需求日益
增加。根据 rrU的预测，至少需要 380 MHz
的频率方能满足第三代移动通信在全世界
的使用。由于频谱资源的紧张，采用 TDD
方式的移动通信系统由于无需成对的频率，
因而便于配置在 FDD系统所不易使用的更
低频段的零散频段上，具有一定的频谱灵活
性。
中国为 TDD划分了 155 MI-Iz的频段
(如图3所示)，为应用 TDD开展移动通信
创造了条件。
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图3 中国对移动通信的频率划分
(2)对非对称业务的支持相对灵活
在第三代移动通信系统以及未来的移
动通信系统中，除了提供语音业务之外，数
据和多媒体业务将成为主要内容。由于上
网、文件传输和多媒体业务通常具有上下行
不对称特性，如果用 FDD方式提供，将会造
成上行资源的部分浪费。而在 TDD方式移
动通信系统中，通过调整时隙转换点，可提
高下行时隙比例，从而具有一定的灵活性。
当然在改变时隙比例的同时，网络规划必须
解决相邻非对称时隙配置小区的干扰问题。
(3)射频处理相对简化，存在降低制造
成本的可能
TDD方式的移动通信系统具有上下行
信道一致的特点，基站的接收和发送可以共
用部分射频单元，从而在一定程度上降低了
基站的制造成本，同时，由于智能天线技术
的引入，使用多个低功率功放代替大功率功
放，节省了部分射频成本。但是 TDD系统
· 62·
制造成本的降低要真正转化为市场成本的
降低，依然需要产业发展和市场拓展的规模
化。
(4)技术优势明显
采用TDD方式的移动通信系统上下行
链路，工作于同一频率，电波传播的对称特
性使之在降低功率控制要求的同时，更便于
使用与信道估值密切相关的智能天线等新
技术。
(5)业务优势
I1)一scDMA系统依靠其技术本身的
优势，应该具有较低的成本、较高的频谱利
用率、灵活的上下行设置等特点，这使得
I1)一SCDMA系统在差异化业务提供能力
方面。具有得天独厚的优势。从理论上说，
定位和非对称业务(如视频监视等)应该是
TDD的特色业务。
3．2 TDD方式的技术风险
(1)支持用户高速移动的能力风险
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在第三代移动通信系统中，ITU要求
TDD方式系统移动速度达到 120 km／h，而
FDD系统移动速度要求达到500 km／h，主
要是因为 FDD系统和TDD系统存在连续
和非连续传输的差异。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，衰落深度越大。由于快衰落对
TDD方式的系统具有更 大的影响，因此
TDD系统在支持高速移动特性的终端实现
方面存在一定的挑战。
(2)系统内和系统间干扰风险
TDD方式收发信道同频，无法借助频
率选择性进行干扰隔离，可能对组网电磁兼
容性能不利。
TDD方式的移动通信系统，对于空闲
状态下的用户，必须使用智能天线进行全向
赋形，由于干扰抑制作用的减弱，相邻小区
的下行控制信道信号将会相互干扰，特别是
在采用复用因子较低的组网方式时可能会
产生接人困难和切换失败等现象。同时，不
同TDD方式的移动通信系统邻频配置时，
由于帧结构的差异，基站间和终端间干扰易
于发生。
为了避免与其他无线系统之间的干扰，
可能需要预留较大的保护带，从而影响整体
频谱利用效率。
(3)全球范围内的产业链风险
除 了 PHS系统 之外，WiMAX 以及
TD—SCDMA等采用 TDD方式的系统，尚处
于规模试验和初步商用阶段，较之GSM、cd—
ma2000 lx、WCDMA等 FDD方式的移动通
信系统，在产业链发展、商用经验以及国际
漫游方面存在一定挑战。因为FDD系统已
占有庞大的市场份额，并具有其长期垄断经
营形成的优势，如用户的认知、技术成熟和
有效分布的基础设施等。
4、TDD在 IMT--Advanced中的作用
在国际电信联盟的积极推动下，世界各
国已就移动通信的远景目标达成基本共识。
同IMT--2000等已有数字移动通信系统相
比，IMT--Advanced系统将具有更高的数据
速率(下行1 Gbit／s，上行500 Mbit／s)、更好
的业务质量(QoS)、更高的频谱利用率(>
10 bit／s／Hz)、更高的安全性、更高的智能
性、更高的灵活性。IMT_Advanced系统应
能支持非对称性业务和更多的业务类型，同
时应体现移动与无线接入网和 I1)网络不断
融合的发展趋势。随着2007年世界无线电
大会对IMT~Advanced使用频谱的指定，下
一 代移动通信技术标准和产业发展的序幕
将由此拉开，而今后几年将是技术标准形成
的关键时期。
rI’U—R 对 IMT~Advanced系 统 在
2020年之前的频谱需求进行了分析，考虑
已有2G和3G系统使用频段在内，依然存
在 500 MHz—l GHz的频谱需求。考虑到
与已有无线系统共存干扰以及不同国家 自
身的利益问题，在适宜移动通信系统使用的
3 GHz以下频段，协调出相应频率进行整体
分配，存在较大的难度。因而，对于mT_
Advanced系统而言，频率的使用具有零散
化的趋势，这必将对下一代移动通信系统技
术方案的制定提出更高的要求。
单从技术方面考虑，随着下一代移动
通信系统对带宽要求的提高以及频率分配
的零散化趋势，基于TDD方式的移动通信
系统，由于具有频谱配置和支持非对称业
务方面的相对灵活性，相应的技术方案在
IMT~Advanced竞争中将具有一定优势。
因而，基于TDD方式的技术研究，在世界
许多重要的科研机构、标准组织以及设备
厂商中，日益受到重视。在 3GPP中，
TDD方式正在向多载波 TD—SCDMA和
TDD~OFDM两个方向进行演进。多载波
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TD~SCDMA方案作为一个强调兼容性的
增强 型 3G (E3G)平 滑演进 版本，为
’I'D—sCDMA系统提供性能提升的方案；
TDD--OFDM方案则作为强调性能提升的
全新版本，为 TD--SCDMA系统向下一代
移动通信系统演进奠定基础。
以WiMAX为代表的宽带无线接人系
统，在大量引入先进技术以提高传输性能的
同时，支持 TDD方式。近日，IEEE 802委员
会成立802．16m工作组，其总体目标和技
术需求与 IMT~Advanced相一致，相信
802．16m同样会成为 IMT--Advanced TDD
系统的有力竞争者。
5、结束语
通过上述分析可以看出，由于 TDD方
式的移动通信系统上下行链路工作于同一
频率，因而在频谱配置、新技术使用和支持
非对称业务方面具有相对的灵活性。随着
下一代移动通信系统对带宽要求的提高以
及频率分配的零散化趋势，TDD方式的移
动通信系统在 IMT--Advanced技术方案的
竞争中将具有较强的优势。但也要清楚地
认识到，TDD方式仍存在着不足之处，以
I'D—sCDMA和移动WiMAX为代表的移动
通信系统，目前尚处于规模试验和初步商用
阶段，如果能够进行融合，取长补短，必将进
一 步加快发展步伐。
另外由于目前 IMT~Advanced最可能
将频段分为 1 GHz以下和 2 GHz以上两大
部分，分别采用 FDD和 TDD方式解决以语
音为主和以数据为主的通信需求不失为一
种好的解决方案。
认知超宽带无线通信系统的结构模型
陈国东 武穆清
由于超宽带 (UWB)的特性，它必然
会对共享频段内的其他窄带系统产生干扰，
并且自身也将受到其他系统在某频段的强
干扰。因此，UWB系统必将面对两个比较
突出的问题，在共享频谱的时候不得对已
有的窄带系统造成有害干扰，同时 UWB
系统也可能受到来自其他系统的强窄带干
扰。目前，所有针对这个问题的解决方案
都是针对 UWB系统本身进行优化设计，
研究思路大都是集中在 UWB脉冲信号波
形的设计与优化上，以期产生出严格遵守
FCC等机构制定的辐射掩模约束条件的脉
冲信号，并采用一些有效的抑噪技术来减
少对现有窄带系统的干扰。但是，许多研
究已经表明这种思路要想设计出既符合各
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相关机构制定的频谱掩模约束，又可避免
相互干扰的脉冲波形是非常有挑战性的。
这主要是由于该设计方法没有和外界环境
交互，缺少对周围射频环境的了解，使得
UWB系统的频谱共享缺乏灵活性，系统间
共存缺少针对性，限制了UWB系统性能
和频谱利用率的进一步提高。而认知无线
电 (CR)技术的核心则是通过动态频谱感
知来探测 “频谱空洞”，寻找合理的机会
占用此临时可用的频段，并自适应地随着
感知结果而动态地改变系统传输参数以规
避高优先级的授权主用户。基于这个考虑，
并结合感知无线电具有能感知周围环境特
别是频谱操作环境的特性，把 CR技术引
入到 UWB系统的研究和设计中来 [2，
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