TDD je duplexní metoda, při které se přenosy v uplinku a downlinku uskutečňují na stejném kmitočtovém kanálu, ale jsou odděleny v čase, což umožňuje dynamické přidělování zdrojů a efektivní využití nespárovaného spektra.

Popis

Time Division Duplex (TDD) je základní duplexní schéma v bezdrátových komunikacích, při kterém se stejný nosný kmitočet používá pro přenosy v uplinku (UL) i downlinku (DL), přičemž k oddělení dochází časovým dělením. V systémech 3GPP se TDD používá napříč technologiemi včetně TD-SCDMA, LTE-TDD a NR TDD, s podrobnými specifikacemi rozprostřenými v řadě dokumentů, jako jsou série 36. a 38. Provoz zahrnuje rozdělení času na rámce a podrámce, z nichž každý obsahuje sloty určené pro UL nebo DL, spolu se speciálními sloty pro přepínání a ochranné intervaly.

Struktura TDD rámce je vysoce konfigurovatelná a umožňuje různé konfigurace poměru uplink-downlink podle charakteru provozu. Například v LTE existuje sedm konfigurací od převážně DL až po vyvážené poměry, zatímco NR zavádí ještě větší flexibilitu s plánováním na bázi slotů. Mezi klíčové komponenty patří přenosový časový interval (TTI), ochranný interval (GP) pro zabránění interference UL/DL a přepínací body, kde dochází k přechodům. Synchronizace je klíčová a dosahuje se pomocí synchronizačních signálů a mechanismů časového předstihu pro zarovnání přenosů od UE.

V síťové architektuře TDD ovlivňuje návrh základnové stanice i UE, což vyžaduje rychlé vysokofrekvenční přepínače a přesné řízení časování. Umožňuje dynamické sdílení spektra, kdy lze zdroje přerozdělovat v reálném čase podle poptávky, což zvyšuje efektivitu pro trhavý datový provoz. TDD také umožňuje pokročilé funkce, jako je reciprocita kanálu, kdy lze stav downlink kanálu odvodit z měření v uplinku, což podporuje massive MIMO a beamforming. Přináší však také výzvy, jako je řízení interference mezi sousedními buňkami, které se řeší koordinovaným plánováním a zarovnáním časování rámců.

K čemu slouží

TDD existuje za účelem efektivního využití spektra, zejména nespárovaných pásem, tím, že umožňuje flexibilní přidělování zdrojů pro uplink a downlink. Řeší problém asymetrie provozu v mobilních sítích, kde poptávka po datech často výrazně převažuje na straně downlinku, na rozdíl od symetrického hlasového provozu. Motivace pro TDD sahá do raných digitálních bezdrátových systémů, přičemž jeho přijetí v 3GPP v rámci UMTS a rozšíření v LTE/NR sloužilo k podpoře rostoucích potřeb mobilního širokopásmového připojení.

Historicky dominoval Frequency Division Duplex (FDD) díky jednodušší implementaci, ale vyžadoval spárované spektrum, které je vzácné. TDD tuto limitaci překonalo tím, že umožnilo provoz v nespárovaných pásmech, často dostupných za nižší cenu. Také umožňuje dynamickou adaptaci na měnící se podmínky provozu, což je klíčové pro služby založené na internetu. Vytvoření a vývoj TDD v 3GPP bylo hnáno potřebou vyšší spektrální účinnosti a podpory různých scénářů nasazení, včetně hustých městských oblastí a privátních sítí.

Klíčové vlastnosti

• Dynamické přidělování zdrojů pro uplink a downlink na základě provozu
• Provoz v nespárovaných kmitočtových pásmech
• Konfigurovatelné struktury rámců s více UL/DL vzory
• Podpora reciprocity kanálu v pokročilých anténních systémech
• Ochranné intervaly a přepínací body pro zmírnění interference
• Synchronizační mechanismy pro zarovnání síťového časování

Související pojmy

• FDD – Frequency Division Duplexing
• TD-SCDMA – Time Division Synchronous Code Division Multiple Access

Definující specifikace

• TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
• TS 22.101 (Rel-20) — Service Principles for PLMNs
• TS 23.107 (Rel-19) — UMTS QoS Framework
• TS 23.207 (Rel-19) — End-to-End QoS Framework for GPRS
• TS 24.312 (Rel-19) — ANDSF Management Objects Specification
• TS 25.101 (Rel-19) — UTRA FDD UE RF Requirements
• TS 25.102 (Rel-19) — UTRA TDD RF Characteristics
• TS 25.103 (R99) — RF Requirements for RRM
• TS 25.104 (Rel-19) — UTRA FDD Base Station RF Characteristics
• TS 25.105 (Rel-19) — UTRA TDD Base Station RF Requirements
• TS 25.123 (Rel-19) — Radio Resource Management for TDD
• TS 25.133 (Rel-19) — UTRAN RRM Requirements for FDD
• TS 25.141 (Rel-19) — UTRA FDD Base Station RF Conformance Testing
• TS 25.143 (Rel-19) — UTRA FDD Repeater RF Test Requirements
• TS 25.153 (Rel-19) — LCR TDD Repeater RF Requirements & Testing
• … a dalších 139 specifikací

📖 Anglický originál a plná specifikace: TDD na 3GPP Explorer