Frequency division duplex (FDD): Definition, Vorteile, Anwendungen

Frequency division duplex (FDD) ist ein Frequenzmultiplex-Verfahren zur Nutzung einer Funkverbindung zur bidirektionalen Datenübertragung. Anders als das Time division duplex Verfahren, nutzt FDD zwei Frequenzen zur Uplink und Downlink.

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Definition: Frequency division duplex (FDD)

Frequency Division Duplex (FDD) wird nicht zuletzt im Mobilfunkbereich genutzt, um über eine bestehende Funkverbindung in beiden Richtung Informationen zu übermitteln. Die beiden Funkkanäle Uplink (Verbindung vom Sender zum Empfänger) und Downlink (Rückübertragung von Informationen vom ursprünglichen Empfänger zum ursprünglichen Sender) werden mit zwei separaten Trägerfrequenzen abgebildet. Um Störungen zu vermeiden, liegt zwischen den beiden Frequenzen ein Sicherheitsabstand/-frequenzband (Guard Band). Die gleichzeitige Übertragung in beide Richtung ist bei FDD gewährleistet.

Infografik Frequency Division Duplex (FDD) im Betrieb mit zwei Trägerfrequenzen und der Schutzzone (Guard band) beim Frequency Division Duplex (FDD)

Die Abgrenzung zwischen FDD und TDD dient nicht zu einer Wertung zwischen beiden Verfahren. Beide haben ihre Berechtigung, beide werden eingesetzt. Insbesondere bei dem Hybrid Frequency Division Duplex Verfahren (HFDD) wird eine Kombination beider Techniken verwendet.

Bei der Versteigerung der Mobilfunkfrequenzen im Jahr 2015 wurden sowohl gepaarte und ungepaarte Frequenzbereiche versteigert. Ein Beispiel für einen ungepaarten Bereich ist der 1500-MHz-Block, der typischerweise per Time division duplex (TDD) bedient wird. Hier kursiert das Gerücht, dass die deutschen Netzbetreiber mit diesem Block eine Carrier Aggregation vornehmen und diesen Frequenzbereich per Frequency division duplex nutzen, um die Downlinks zu stärken.

Vorteile

Frequency Division Duplex nutzt eine aufwändige Technologie. Die beiden Frequenzbänder für den Uplink und den Downlink müssen sauber gefiltert werden. Zudem leisten nicht alle Antennen das Bedienen der beiden Frequenzbereiche. Berücksichtigt man, dass das Guard Band zwischen den Bändern für Upstream und Downstream genauso breit sein muss wie die beiden Frequenzbänder selbst, wird schnell klar, dass das insgesamt zur Verfügung stehende Frequenzband auf ein Drittel zusammenschrumpft.

Man liest davon, dass FDD basierte Systeme besonders auf weiten Strecken ausfallsicherer sein sollen als TDD basierte Systeme. Da es hierzu noch keine Studien gibt, kann dies zunächst nur als Indikation dienen.

Anwendungen

Bei allen Anwendungen, welche eine symmetrische Bandbreite bei Uplink und Downlink erfordern, wird Frequency Division Duplex eingesetzt. Hier sind auf jeden Fall die folgenden Cases zu nennen. Es sind durchweg vorwiegend Sprachanwendungen, die eine gleichstarke Belegung von Uplink und Downlink erwarten lassen. Bei asymmetrischen Verkehren wie etwa beim Internet-Traffic kommt es beim Frequency Division Duplex dazu, dass der Upolink nahezu ungenutzt bleibt und somit ein Großteil der Kapazität der Bandbreite vergeudet wird.

GSM

GSM ist der 1990 eingeführte „2G“-Mobilfunkstandard für volldigitale Mobilfunknetze.
UMTS

UMTS ist der seit 1. Juli 2021 nicht mehr unterstützte Standard der 3. Mobilfunkgeneration (3G).
802.16

Funksysteme nach dem IEEE-Standard 802.16 werden oft synonym auch als WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) bezeichnet. Hierbei handelt es sich um eine drahtlose Zugangstechnik zu Breitbandinternet. WiMAX ist ähnlich zu WLAN (IEEE-Standard 802.11).
Long Reach Ethernet (LRE)

Long Reach Ethernet (LRE) ist ein proprietäres Verfahren von Cisco. Es erweitert die Ethernettechnologie. Mit LRE kann kann via Ethernetanschluss nach IEEE Standard 802.3 über normale Kupfer-Doppelader eine Übertragung mit Datenraten von 15 Mbit/s (Entfernung bis ca. 1 km) und 5 Mbit/s (Entfernung bis ca. 1,5 km) erreicht werden.