5G FDD – Frequency Division Duplex nelle reti mobili
FDD, ovvero Frequency Division Duplex, è una tecnica fondamentale utilizzata nelle comunicazioni mobili, inclusa l’architettura 5G. Sebbene nel mondo 5G si parli molto di TDD (Time Division Duplex), il ruolo del FDD resta centrale per garantire copertura estesa e comunicazioni stabili, specialmente nelle bande sotto i 3 GHz. Ti spiego oggi come funziona il 5G FDD, quando viene impiegato e perché rimane un elemento essenziale nel panorama delle tecnologie radio moderne.
Cos’è il Frequency Division Duplex
FDD è una tecnica di duplexing in cui la trasmissione e la ricezione dei segnali avvengono contemporaneamente, ma su due frequenze distinte: una per l’up-link (dal dispositivo alla rete) e una per il down-link (dalla rete al dispositivo). Questa separazione in frequenza evita la sovrapposizione dei segnali, permettendo una comunicazione full-duplex continua.
Funzionamento del FDD nel 5G
- Nel 5G, il FDD viene usato principalmente nelle bande sub-3 GHz come n1, n5, n8, n28, dove è richiesta una copertura ampia e penetrazione elevata attraverso edifici o ostacoli.
- Il 5G NR (New Radio) supporta sia FDD che TDD. La modalità FDD è cruciale in ambienti rurali o suburbani, dove l’utilizzo di TDD può non essere efficiente per via delle distanze maggiori e della necessità di trasmettere e ricevere simultaneamente.
- Ogni banda FDD 5G ha un duplex spacing specifico, ovvero la distanza in MHz tra il canale di trasmissione e quello di ricezione.
Vantaggi dell’uso di FDD
- Comunicazione simultanea: uplink e downlink attivi nello stesso momento, senza interferenze dirette.
- Minore latenza: utile in scenari dove la risposta immediata è critica (es. chiamate vocali, comandi remoti).
- Elevata copertura: FDD si comporta meglio in aree estese grazie alla sua efficienza spettrale su lunghe distanze.
- Compatibilità: riuso delle frequenze legacy 3G/4G per il 5G, semplificando il refarming delle bande esistenti.
Confronto tecnico tra FDD e TDD nel 5G
Bande 5G FDD comunemente utilizzate
- n1: 1920 – 1980 MHz uplink / 2110 – 2170 MHz downlink
- n5: 824 – 849 MHz uplink / 869 – 894 MHz downlink
- n8: 880 – 915 MHz uplink / 925 – 960 MHz downlink
- n28: 703 – 748 MHz uplink / 758 – 803 MHz downlink
Queste bande permettono una copertura ampia e sono spesso utilizzate per garantire accesso continuo al servizio 5G anche in movimento o in zone con scarsa infrastruttura.
Uso pratico del FDD nel 5G SA e NSA
Il 5G può operare in modalità Standalone (SA) o Non-Standalone (NSA). In NSA, il 5G si appoggia alla rete 4G come ancora di controllo, e spesso sfrutta le bande FDD già esistenti per l’accesso continuo. In SA, le bande FDD possono essere usate in combinazione con quelle TDD per realizzare soluzioni carrier aggregation, migliorando così la velocità e l’efficienza del servizio.
Challenges e limitazioni del FDD
- Spettro fisso: essendo le frequenze separate, serve una porzione di spettro più ampia rispetto a TDD.
- Rigidità: difficile bilanciare traffico asimmetrico (es. più download che upload).
- Meno flessibilità: il TDD consente di allocare dinamicamente il tempo tra UL e DL in base al traffico, FDD no.
Integrazione del FDD con il Massive MIMO
Anche se spesso associato al TDD, il Massive MIMO può essere utilizzato anche nelle bande FDD. Ciò richiede però una gestione avanzata del canale radio poiché i canali uplink e downlink non condividono la stessa frequenza. Alcuni vendor stanno sviluppando algoritmi di beamforming adattivi che funzionano bene anche in scenari FDD, aumentando le prestazioni del segnale in queste bande tradizionali.
Domani potremmo approfondire la tecnologia Massive MIMO, che lavora strettamente con entrambe le modalità FDD e TDD per migliorare drasticamente la capacità della rete, l’efficienza spettrale e la qualità del segnale, specialmente in ambienti urbani ad alta densità.