Sistemas Duplex para transmisión: LTE-FDD y LTE-TDD

FDD (Frecuency Division Duplex) es un esquema de transmisión y recepción de señales, este sistema permite una comunicación full duplex utilizando dos frecuencias diferentes, una para el enlace descendente y otra para el ascendente, manteniendo una banda de separación entre dichas frecuencias con la finalidad de no traslapar los canales, esto hace que la eficiencia espectral de FDD no sea muy buena. Sin embargo, una de las ventajas de este esquema de multiplexación es que no introduce retardos ni latencia adicional.

Por otro lado, TDD (Time Division Duplex) es otra técnica de multiplexado para comunicaciones que utiliza un solo canal, o frecuencia, para la transmisión de información, en este caso la transmisión y la recepción se realiza por la misma frecuencia pero con diferencias de tiempo y una separación temporal entre los dos sentidos de la comunicación, haciendo más eficiente el uso del espectro. La multiplexación TDD realiza una asignación temporal para los sentidos de comunicación, además del tiempo de guarda, esto hace que sea más sensible a los retardos y la latencia.

Algunas comparaciones:

• En cuanto a la distancia FDD presenta mejores características a más largas distancias que TDD, de tal manera que TDD tiene más aceptación en escenarios donde las distancias son más cortas.
• La propagación de las señales también presenta características diferentes, ya que TDD utiliza una sola frecuencia, esto hace que el canal como tal, presente las mismas características en las transmisión y en la recepción.
• En FDD cada uno de los canales presenta diferentes características de propagación en función de la frecuencia utilizada.
• La diferencia de frecuencias de los canales FDD, produce que la capacidad de cada canal dependa de la frecuencia asignada por las autoridades reguladoras.
• En TDD es más sencillo hacer una distribución dinámica de la capacidad del downlink y el uplink con la finalidad de satisfacer las características de la demanda de recursos.

Las asignaciones de frecuencias que ha establecido el 3GPP para el uso de TDD y FDD se muestran la siguiente figura:

Figura # 1: Bandas de frecuencias para LTE FDD y TDD [1].

La propagación de señales de radio presenta una serie de problemas intrínsecos de las ondas electromagnéticas, de las cuales LTE o 4G no está exenta. Aspectos como la absorción, refracción, difracción, desvanecimiento, así como otras propiedades pueden causar serios problemas de cobertura, interferencia, y en general degradación de la señal transmitida. Algunos de estos parámetros son, en buena medida, impredecibles, principalmente los derivados de los fenómenos meteorológico o del terreno, y por lo tanto, pocas medidas pueden ser tomadas en estos casos.

Por otro lado, las pérdidas por espacio libre (PEL) se encuentra directamente relacionadas a la frecuencia de operación del sistema y a la distancia entre el transmisor y el receptor. El caso de la frecuencia es un parámetro ya definido para este tipo de tecnología por la Unión Internacional de Telecomunicaciones [1], además, depende de las asignaciones de frecuencia de cada país, y por lo tanto, no es algo que los operadores puedan manejar fácilmente para aumentar la cobertura de sus sistemas móviles.

El caso del multitrayecto es un problema que se encuentra asociado la propagación del haz radioeléctrico por diversos trayectos, apoyado en los fenómenos de reflexión, difracción y dispersión. Este tipo de fenómeno produce una diferencia en la distancia que recorren un haz que viaja con linea vista con respecto a otro que ha sufrido el efecto de una reflexión (por mencionar un ejemplo) y en consecuencia los tiempos de llegada de las señales al receptor difieren, provocando que la superposición de las señales en la antena receptora pueda provocar interferencia entre símbolos (ISI), o bien, potencias demasiado bajas para ser demoduladas, además, es posible que un determinado haz ni siquiera incida en la antena receptora como puede apreciarse en la siguiente Figura # 1.

Figura # 1: Ejemplo de multitrayecto.