FDD

Frequency-Division-Duplex ist ein Verfahren für gleichzeitige bidirektionale Funkverbindung auf einem Funkkanal, bei dem das verfügbare Spektrum in zwei separate Frequenzbänder aufgeteilt wird, eines zum Senden und eines zum Empfangen. Ein Mobilgerät oder eine Basisstation sendet auf einer Frequenz, während es auf einer anderen abhört. Dadurch können beide Seiten gleichzeitig miteinander sprechen, ohne dass es zu Kollisionen oder Nebensprecheffekten kommt. Die beiden Frequenzen werden durch einen festen Schutzbereich getrennt, typischerweise gemessen in Megahertz, um zu verhindern, dass das Sendersignal das Empfängersignal überlagert.

FDD ist das dominierende Duplexverfahren in Mobilfunknetzen. Global System for Mobile Communications (GSM), Long-Term Evolution (LTE) und viele 3G- und 4G-Standards nutzen FDD. Bei LTE können beispielsweise Uplink- und Downlink-Bänder je nach verwendetem Frequenzband um 50 bis 90 Megahertz voneinander getrennt sein. Das Verfahren erfordert sorgfältige Filterauslegung und Leistungsverwaltung im Handgerät, um Selbsteinmischung zu vermeiden. Außerdem ist gekoppeltes Spektrum erforderlich, das heißt, Regulierungsbehörden müssen Frequenzen in abgestimmten Paaren vergeben und nicht in einzelnen Blöcken.

Die Alternative ist Time-Division-Duplex (TDD), bei dem beide Richtungen die gleiche Frequenz nutzen, aber abwechselnd Senden und Empfangen in schnellen Zeitschlitzen durchführen. FDD arbeitet besser, wenn der Uplink- und Downlink-Verkehr ausgeglichen ist und wenn die Verzögerung niedrig sein muss. TDD passt sich asymmetrischem Verkehr besser an (deutlich mehr Daten in eine Richtung) und kann ungekoppeltes Spektrum nutzen. Viele Netze setzen auf beide Verfahren: FDD für Smartphones und Standardversorgung, TDD für Kapazitäts-Hotspots oder Satellitennutzung.

FDD hat einen großen Nachteil: seinen Spektrumshunger. Da Frequenzen nicht für die entgegengesetzte Richtung wiederverwendet werden können, benötigt ein Netz doppelt so viel Spektrumbreite wie ein TDD-System. Das macht FDD-Lizenzen teuer und unflexibel; ein Anbieter kann Kapazität zwischen Uplink und Downlink nicht einfach verschieben, wenn der Bedarf sich ändert. Im Gegenzug bietet FDD schnelleres Umschalten und saubere Trennung, was den Bedarf an komplexer digitaler Signalverarbeitung zur Unterdrückung von Störungen verringert.

In der Praxis benötigen FDD-Geräte einen Duplexer, ein Filternetzwerk, das den Sender vom Empfänger an der gleichen Antenne trennt. Duplexer nutzen Surface-Acoustic-Wave-(SAW-) oder Bulk-Acoustic-Wave-(BAW-)Technologie, um die steilen Sperrdämme zu erreichen, die bei Mikrowellen- und Millimeterwellenfrequenzen erforderlich sind. Ohne gutes Duplexing läuft das starke ausgehende Signal ins empfindliche Empfängerfrontend und blockiert eingehende Signale völlig.