Time Division Duplex (TDD) ist ein Zeitmultiplex-Verfahren für Funkübertragungen. Es ermöglicht die Verwendung einer Funkverbindung zur Übermittlung von Informationen in beiden Richtungen. Anders als beim Frequency division duplex (FDD) Verfahren nutzen Sender und Empfänger die gleiche Frequenz für die Datenübertragung. Die bidirektionale Nutzung wird durch den Zeitmultiplex ermöglicht.
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Definition: Time division duplex (TDD)
Das Time Division Duplex Verfahren (abgekürzt TDD) lässt sowohl das Sende- wie auch das Empfangssignal (Uplink und Downlink) im gleichen Frequenzband übertragen. Die Übermittlung erfolgt zu unterschiedlichen Zeiten mit periodischer Umschaltung und nacheinander. Insgesamt wird in verschiedenen Frequenzblöcken gearbeitet, die man als ungepaarte Bänder bezeichnet. Dabei erzielt man mit den TDD-Verfahren einen deutlich besseren Datendurchsatz pro Frequenzband wie mit dem FDD-Verfahren (Frequency division duplex), welches auf gepaarte Frequenzbänder setzt.
Uplink- und Downlink-Verkehr werden bei TDD sauber getrennt. Zusätzlich werden zur störungsfreien Übermittlung Sicherheitsbereiche eingerichtet. Diese liegen zwischen den Sende- und Empfangsdaten als auch zwischen den einzelnen Übertragungsrahmen.
Infografik Time Division Duplex (TDD) im Betrieb in einem einzigen Übertragungskanal
Als im Jahr 2015 die Mobilfunkfrequenzen versteigert wurden sowohl gepaarte wie ungepaarte Frequenzbereiche zur Auktion. Der 1500-MHz-Block kam dabei als ungepaarter Block zur Versteigerung. Damit wäre der 1500-MHz-Block in der Regel mit dem Time division duplex (TDD) Verfahren bedient worden. Dennoch kursiert hier das Gerücht, dass die deutschen Netzbetreiber sich entschieden haben, in diesem Block eine Carrier Aggregation aufzusetzen und den Frequenzbereich somit per Frequency division duplex zu betreiben. Ziel: das Stärken der Downlinks.
Vorteile
Das TDD Verfahren setzt meist kostengünstigere Systeme ein, wie das FDD Verfahren. Dies liegt vor allem daran, dass weniger RF-Module benötigt werden. Allerdings liest man davon, dass FDD basierte Systeme auf weiten Strecken ausfallsicherer sein sollen. Studien hierzu gibt es jedoch noch nicht.
Ein großer Vorteil des TDD Verfahrens gegenüber dem FDD Verfahren ist die Möglichkeit des wahlweise synchronen und asynchronen Betriebs. Dem Upstream und Downstream werden Bandbreiten zugeordnet. Hier kann nämlich die Datenrate im zeitlichen Übertragungsrahmen variiert werden. Dies führt zu einer effizienteren Nutzung der verfügbaren Bandbreite.
Infografik Schema der Übertragung per Time Division Duplex (TDD) mit der Möglichkeit, das Verhältnis zwischen DL und UL asymmetrisch zu gestalten
Die Aufteilung der zehn Zeitschlitze im ungepaarten Frequenzband ermöglicht eine asymmetrische Nutzung des Kanals. Die zehn Zeitschlitze werden für drei unterschiedliche Nutzungen belegt.
- D – Nutzung des TDD-Zeitschlitzes für den Downlink
- U – Nutzung des TDD-Zeitschlitzes für den Uplink
- S – Nutzung des TDD-Zeitschlitzes für einen Sicherheitsschlitz oder Schutzschlitz
Infografik Belegung der zehn Time-Slices bei Time Division Duplex mit D / U / S in den Aufteilungen 60%/40%, 70%/30% und 50%/50%
Anwendungen
Seine bevorzugte Anwendung findet Time division duplex bei diesen Anwendungen.
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Schnurlose Telefonie
Die schnurlose telefonie (englisch „digital cordless telephony“ (DCT)) nutzt die Frequenzen von 885 – 887 MHz für den CT1+ uplink (Von Mobilteil zu Basisstation) und von 930-932 MHz für den CT1+ downlink (Von Basisstation zu Mobilteil)
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UMTS, der 3G-Standard
In dem seit 1.7.2020 in Deutschland nicht mehr unterstützten Mobilfunkstandard wurde das TDD Verfahren eingesetzt. In der Schweiz wurden beispielsweise den Betreibern im 2,1-GHz-Band (UMTS-Kernband) 2×15 MHz FDD-Frequenzen und 5 MHz TDD-Frequenzen zugewiesen. Hier wurden beide Verfahren eingesetzt.
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Bluetooth
Das Verfahren Bluetooth Low Energy (BLE) wird für Wearables, Peripheriegeräte und IoT-Sensoren verwendet. Auch hier findet Time division duplex Anwendung.
Verbreitung
Das Time division duplex Verfahren wird vor allem in China eingesetzt. In Indien wird TDD auch immer stärker genutzt, während die übrige Welt das FDD-Verfahren vorzieht. Die führt dazu, dass für FDD weltweit wesentlich mehr Endgeräte existieren.
