Effecten van de introductie van LTE in de 800 MHz band op DVB-T

Effecten van de introductie van LTE in de 800 MHz band op DVB-T Detailstudie naar mogelijke storing op DVB-T kanaal 60 en mogelijk lagere kanalen

Juni 2011

Copyright

Agentschap Telecom ©2011

Effecten van de introductie van LTE in de 800 MHz band op DVB-T

Inhoud

Inhoud—2 Samenvatting en conclusies—3 1

Inleiding—6

2

Uitgangspunten—8

3

Stoormechanismes—11

4 4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3

Detailanalyse van potentiële storing op DVB-T door LTE basisstations—13 Als gevolg van overloading—13 Als gevolg van te een te lage C/I waarde—16 Kanaal 60 Drenthe—17 Kanaal 60 Noord-Brabant—18 Kanaal 55 t/m kanaal 59—19

5 5.1 5.2 5.2.1 5.2.2

Detailanalyse van potentiële storing op DVB-T door LTE terminals—21 Als gevolg van overloading—21 Als gevolg van een te lage C/I waarde—23 Analyse vaste DVB-T ontvangst—24 Analyse portable DVB-T ontvangst—30

6 6.1 6.2 6.3

Andere aspecten—32 Actieve antennes—32 Indoor repeaters—32 LTE filtering—33

7

Methodes om storing te voorkomen en/of te verhelpen—34 Bijlage 1: gebruikte afkortingen en verklarende woordenlijst—37 Bijlage 2: referenties—38 Bijlage 3: gehanteerde waarden voor vaststellen LTE TS baseline waarden— 40 Bijlage 4: DVB-T verzorgingsberekeningen kanaal 60 Drenthe—43 Bijlage 5: DVB-T verzorgingsberekeningen DVB-T kanaal 60 NoordBrabant—46 Bijlage 6: propagatiecurves—49

Pagina 2 van 49


Samenvatting en conclusies

De introductie van LTE in de band 790 – 862 MHz kan storing veroorzaken op DVB-T ontvangst op de DVB-T kanalen 60 en lager. In dit rapport is deze mogelijke storing geanalyseerd op basis van aannames met betrekking tot DVB-T en LTE. Voor wat betreft de aannames op het gebied van DVB-T is er voor gekozen om deze (zo veel mogelijk) te baseren op de bestaande situatie voor wat betreft vermogens, opstelpunten en referentiesysteem. Voor wat betreft de uitgangspunten op het gebied van LTE is er meer onzekerheid. Zo zijn er geen netwerken in bedrijf en zijn de gebruikte vermogens ook nog onzeker. Voor wat betreft de opstelpunten is gekozen voor de GSM900 opstelpunten en ook met betrekking tot de gebruikte vermogens is er een gemiddelde aangenomen. Verstoring door LTE kan veroorzaakt worden door de LTE basisstations, maar ook door de LTE terminals. In elke situatie zijn er twee stoormechanismes mogelijk: overloading, waarbij de ingangstrap van de DVB-T ontvanger/antenne geheel overstuurd wordt of door een te beperkte C/I (Carrier to Interference ratio), waarbij de signalen van LTE te sterk zijn ten opzichte van het DVB-T signaal. Storing door LTE basisstations Overloading van de DVB-T ontvanger door LTE basisstations kan in de worst-case situatie optreden voor afstanden van 480 tot 950 meter bij ‘rooftop’ DVB-T ontvangst en vrij zicht tussen het basisstation en de DVB-T ontvangstantenne, afhankelijk van het vermogen van het LTE basisstation. Indien extra LTE-filtering in de DVB-T ontvanger/antenne wordt toegepast, wordt deze afstand gereduceerd van 48 tot 95 meter. Uitgaande van het ontbreken van vrij zicht en andere propagatiemodellen (modified Hata), liggen deze afstanden onder de 100 meter (zonder extra LTE filtering) en onder de 50 meter (inclusief extra LTE filtering). Overloading van de DVB-T ontvanger door LTE basisstations kan in het slechtste geval optreden voor afstanden van 67 tot 135 meter bij portable indoor DVB-T ontvangst, afhankelijk van het vermogen van het LTE basisstation. Indien extra LTE-filtering in de DVB-T ontvanger/antenne wordt toegepast, wordt deze afstand gereduceerd van 7 tot 13 meter. Bij portable indoor DVB-T ontvangst is echter waarschijnlijker dat het ontbreekt aan vrij zicht. Daarom lijkt het toepassen van een ander propagatiemodel (modified Hata) redelijk. Hierbij liggen de afstanden onder de 54 meter (zonder extra LTE filtering) en onder de 1 meter (inclusief extra LTE filtering). Er is bij bovenstaande analyses uitgegaan van de 10% slechtst presterende DVB-T ontvangers, 90% van de ontvangers zal beter presteren dan is berekend. Of deze afstanden in de praktijk tot problemen zullen leiden is moeilijk te voorspellen, veel hangt af van de daadwerkelijke implementatie van het LTE netwerk en de plaatsing van de DVB-T antennes. Over het algemeen kan worden aangenomen dat LTE in stedelijk gebied met lagere vermogens werkt waardoor de stoorafstand kleiner is dan in het buitengebied, waar mag worden verwacht dat er hogere vermogens voor LTE worden gebruikt. Daarentegen zal de dichtheid DVB-T ontvangers in stedelijk gebied hoger zijn dan in het buitengebied.

Pagina 3 van 49


Met betrekking tot te lage C/I waardes kan gesteld worden dat de LTE basisstations gaten kunnen slaan in de verzorging van DVB-T. Op basis van de uitgangspunten is de afname in populatie tussen de 44% (Drenthe) en 62% (Noord-Brabant). Het toepassen van extra LTE-filtering in de DVB-T ontvanger/antenne reduceert dit tot een afname van 4% respectievelijk 6%. Deze storing kan overigens ook optreden in de regio Gelderland, de Randstad, Brabant/Limburg en Friesland, maar in mindere mate. Er is bij bovenstaande analyses ook uitgegaan van de 10% slechtst presterende DVB-T ontvangers, 90% van de ontvangers zal beter presteren dan is berekend. Storing door LTE terminals Overloading van de DVB-T ontvanger door LTE terminals zal, gezien de afstand tussen terminal en ‘rooftop’ DVB-T ontvangst vrijwel niet optreden. Overloading van de DVB-T ontvanger door LTE terminals kan in de worst case situatie (vrij zicht naar de DVB-T ontvangstantenne) optreden voor afstanden van 5 tot 46 meter bij portable indoor DVB-T ontvangst, afhankelijk van de locatie van de terminal. Uitgaande van het ontbreken van vrij zicht en andere propagatiemodellen (modified Hata), liggen deze afstanden onder de 37 meter (zonder extra LTE filtering). Indien extra LTE-filtering in de DVB-T ontvanger/antenne wordt toegepast, wordt deze afstand gereduceerd tot minder dan 1 meter. Er is bij bovenstaande analyses uitgegaan van de 10% slechtst presterende DVB-T ontvangers, 90% van de ontvangers zal beter presteren dan is berekend. Met betrekking tot te lage C/I waardes als gevolg van LTE terminals zijn de resultaten uit CEPT rapport 30 gebruikt. Aangezien hier een statistische analyse is toegepast, is er reeds sprake van een kans op storing, ook indien er geen LTE signaal aanwezig is. Deze zogenaamde baseline storing varieert van 0,75% tot 1,6%, afhankelijk van de gebruikssituatie van de LTE terminal. Indien LTE in gebruik wordt genomen varieert de maximale kans op storing van 1,6% tot 8% van de locaties, indien de LTE terminal in een gebied van 10 meter tot de DVB-T antenne wordt gebruikt. Indien extra LTE filtering in de DVB-T ontvanger/antenne wordt toegepast is er geen toename van storing zichtbaar (dan resteren de zogenaamde baseline waardes voor de kans op storing). Actieve antennes en filtering Digitenne levert hun DVB-T ontvangers met actieve ontvangstantennes. Indien er gebruik wordt gemaakt van een actieve ontvangstantenne verschuift het probleem van de DVB-T ontvanger (set-top box) naar de actieve ontvangstantenne. Er zijn geen metingen verricht aan actieve ontvangstantennes, maar het is te verwachten dat dit een zwakke schakel is bij DVB-T ontvangst in relatie tot LTE storing. De effectiviteit van filtering van het LTE signaal bij de DVB-T ontvanger en/of DVB-T ontvangstantenne voor signalen van de LTE basisstations op de ‘lagere’ frequenties (direct vanaf 791 MHz) is onzeker. Een aantal onderzoeken geeft aan dat de onderdrukking van het LTE signaal pas vanaf ongeveer 805 MHz echt effectief is.

Pagina 4 van 49


Oplossen en voorkomen van storing Er zijn diverse methodes om storing van LTE op DVB-T te voorkomen en/of te verhelpen. Het toepassen van extra LTE filtering in de DVB-T ontvanger/antenne is een methode die in de meeste gevallen werkt voor alle genoemde stoorvarianten. Probleem hierbij is de mogelijkheid van het filter om het signaal van LTE basisstations met een lage frequentie te filteren (vanaf 791 MHz). Indien de LTE filters dit niet kunnen, is een andere oplossingsmethode aan de LTE zendzijde noodzakelijk. Het toepassen van LTE filtering zal echter een groot deel van de storingen kunnen voorkomen, dit zal in de praktijk echter betekenen dat alle actieve antennes en/of set-top boxen vervangen dienen te worden. In sommige gevallen kan een extern filter uitkomst bieden. Afhankelijk van de aard van de storing kunnen ook andere maatregelen getroffen worden aan de LTE basisstations, maar dit kan slechts op individuele basis worden beoordeeld, aangezien storingen door LTE zich niet eerder zullen manifesteren dan nadat het LTE netwerk is ontworpen en in bedrijf gebracht.

Pagina 5 van 49


1

Inleiding

Binnen Europa lijkt het aannemelijk dat de 800 MHz band (791 – 862 MHz) uit de UHF TV-band1 op termijn zal worden ingezet voor mobiele (tweeweg) communicatiesystemen volgens de LTE2 standaard. Een besluit van de Europese Commissie met betrekking tot geharmoniseerde technische gebruiksvoorwaarden zal de introductie van deze toepassing verder faciliteren (Commissiebesluit 2010/267/EU van 6 mei 2010 [1], dat weer is gebaseerd op CEPT rapport 30 [9]). In Nederland moet deze 800 MHz in principe per 1 januari 2013 beschikbaar zijn voor mobiele communicatiediensten (Strategische nota mobiele communicatie [16]). Het feit dat bij een introductie van een nieuw communicatiesysteem in de 800 MHz band deze toepassing vrijwel aanliggend is aan DVB-T gebruik in de band 470 – 790 MHz, maakt dat er een risico is op storing. Daar komt bij dat de huidige DVB-T ontvangers ontwikkeld zijn voor DVB-T ontvangst in de gehele band van 470 – 862 MHz en dus in principe gevoelig zijn voor andere signalen (zoals LTE) in de band 791 – 862 MHz. Binnen de CEPT en de ITU zijn diverse onderzoeken gedaan naar de diverse stoormechanismes van LTE op DVB-T ontvangst. Deze onderzoeken zullen als basis voor dit rapport worden gebruikt. In Nederland zal de 800 Mhz worden verdeeld met een FDD3 bandindeling (website multibandveiling Agentschap Telecom [17]). Het commissiebesluit 2010/267/EU van 6 mei 2010 [1] schrijft ook de FDD bandindeling voor als voorkeursindeling. Binnen Noord-West Europa is een overlegorgaan ‘WEDDIP’ (Western European Digital Dividend Implementation Platform) opgestart. Deelnemende landen zijn België, Duitsland, Frankrijk, Ierland, Luxemburg, Zwitserland, Nederland en Engeland. De bedoeling van de WEDDIP is om frequentie coördinatie activiteiten ten behoeve van digitaal dividend te begeleiden. Uitgangspunt is het behouden van gelijkwaardige toegang tot het spectrum voor alle deelnemende landen. Een van de grote wensen van betrokken landen is om geen spectrum (allotment lagen) te moeten inleveren als gevolg van het verlies van frequentieruimte in de band 790 – 862 MHz. Hiervoor is een nauwgezette mini herplanning nodig. Hierbij zullen allotments opnieuw moeten worden ingedeeld (o.a. te realiseren door kortere stoorafstanden te accepteren en grotere allotments te maken). Om dat te realiseren is het gebruik van K60 in Brabant en Drenthe nu en in de toekomst hard nodig. Het doel van dit rapport is om inzicht te geven in de effecten van de introductie van LTE in de 800 MHz band op de DVB-T ontvangst op kanaal 60. Daarnaast zal dit rapport ook inzicht geven in de mogelijke kans op storing op lagere kanalen dan kanaal 60. Daarnaast zal dit rapport een overzicht geven van de mogelijkheden om de storing op DVB-T ontvangst te voorkomen of te verhelpen. 1 De gehele band van 470 – 862 MHz, dus inclusief de 800 MHz band, is van oudsher een voor omroep bestemde band, gepland voor DVB-T. 2 Hoewel het goed gebruik is om de frequentieruimte ‘technologie-neutraal’ te verdelen, lijkt LTE als specifieke technologie in deze situatie het meest geaccepteerd. Dit onderzoek zal zich daarom op LTE richten. 3 Hoewel een TDD bandindeling ook tot de mogelijkheden behoort, lijkt FDD het meest aannemelijk (Duitsland heeft de 800 MHz reeds op basis van FDD verdeeld).

Pagina 6 van 49


Het rapport is als volgt ingedeeld: als eerste worden in hoofdstuk 2 de uitgangspunten voor dit rapport beschreven. Hoofdstuk 3 beschrijft vervolgens welke stoormechanismes kunnen optreden. Dit inzicht in stoormechanismes beschrijft op welke (technische) wijze DVB-T ontvangst gestoord kan worden door LTE in de 800 MHz band. In hoofdstuk 4 wordt een analyse uitgevoerd naar mogelijke storing op DVB-T ontvangst door LTE basisstations. Een soortgelijke analyse voor storing op DVB-T ontvangst door LTE terminals (telefoons en/of internetdevices) op DVB-T ontvangst is in hoofdstuk 5 uitgevoerd. Hoofdstuk 6 bevat een aantal andere aandachtpunten met betrekking tot actieve antenne’s, DVB-T en LTE-repeaters en LTE filtering. In hoofdstuk 7 zal tenslotte een overzicht worden gegeven van methodes om storing op DVB-T ontvangst te voorkomen en/of te verhelpen.

Pagina 7 van 49


2

Uitgangspunten

Er zijn veel variabelen met betrekking tot DVB-T en LTE. Teneinde een analyse te kunnen maken is het noodzakelijk om een aantal aannames vast te leggen. In dit hoofdstuk zijn deze aannames beschreven. DVB-T systeem parameters Als DVB-T modulatie/guard time zal 64 QAM 2/3 worden aangehouden. Hoewel andere varianten mogelijk zijn (zowel robuuster als minder robuust) en in Nederland door de vergunninghouder kunnen worden gekozen, is deze variant gebruikt als referentie voor internationale onderhandelingen en berekeningen. Deze DVB-T variant wordt tevens bij veel analyses en berekeningen als referentie-variant aangehouden. Als DVB-T dekking zal voor kanaal 60 de huidige situatie worden aangenomen. Voor de provincies Drenthe en Noord-Brabant worden de huidig in gebruik zijnde DVB-T zenders voor kanaal 60 gebruikt voor de berekeningen. De verzorging van deze zenders kan in de praktijk door systeemkeuzes afwijken van de theoretische berekende dekking. De protectieratio’s in ECC rapport 148 [10] zijn vastgesteld voor 3 categorieën DVBT ontvangers, ingedeeld in de volgende categorieën: 1. ontvangers met een zogenaamde ‘can-tuner’; 2. ontvangers met een zogenaamde ‘silicon-tuner’ en 3. USB ontvangers. Gezien het feit dat USB-ontvangers door hun beperkte omvang gevoelig zijn voor storingen (er is weinig ruimte voor afscherming en filtering) zullen deze buiten beschouwing worden gelaten. Voor wat betreft de overige twee types ontvangers zal in elke situatie worden gerekend met het slechts presterende type ontvanger in die situatie (‘worst-case’ benadering). Daarnaast zijn de protectieratios en overloading thresholds onderverdeeld in verschillende percentielen van de gemeten ontvangers. In dit rapport zal worden uitgegaan van de 90% percentiel voor de protectieratio’s (90% van de gemeten ontvangers voldoet aan deze waarde of is beter, dus op basis van deze waarde wordt 90% van de ontvangers beschermd) en voor de 10% percentiel voor de overloading threshold (10% van de ontvangers voldoet hieraan of is beter, hiermee wordt 90% van de ontvangers beschermd). Tenslotte zal specifiek worden gekeken naar de Nederlandse specifieke situatie met ‘portable indoor’ DVB-T ontvangst, maar ook naar ‘portable outdoor’ ontvangst en naar ‘rooftop’ ontvangst (ontvangst met een DVB-T ontvangstantenne op het dak). Deze laatste situatie is met name van belang voor storing door LTE basisstations. LTE systeem parameters Voor het LTE netwerk zal worden uitgegaan van de locatie van de bestaande 900 MHz basisstations. Er zal een rondstralende antenne worden gebruikt. De huidige GSM 900 antennehoogtes zullen ook worden gebruikt.

Pagina 8 van 49


Het vermogen van de LTE stations varieert. Op basis van [1] en [10] zal het vermogen van basisstations variëren van 56 dBm/5 MHz tot 64 dBm/5 MHz. [11] suggereert meer typische waarden tussen 52 en 54 dBm voor GSM 900 netwerken en EIRP’s tussen 54 en 60 dBm voor de uitgevoerde studie. De Nederlandse GSM900 antennehoogtes in de database variëren tussen de -4 en 160 meter. Ter vereenvoudiging zullen de volgende vermogens worden toegepast: Tot 30 meter antennehoogte: 56 dBm, onder de aanname dat dit stedelijk gebied betreft en de cellen in dit gebied klein zijn. Tussen de 30 en 60 meter antennehoogte: 59 dBm, onder de aanname dat deze antennes worden gebruikt voor grotere cellen in minder stedelijke gebieden. Boven 60 meter antennehoogte: 62 dBm, onder de aanname dat dit grote cellen voor buitengebied betreft. Er zal worden uitgegaan van 5 MHz LTE bandbreedte. Volgens het commissiebesluit 2010/267/EU van 6 mei 2010 [1] zal de frequentieruimte in meervouden van 5 MHz verdeeld dienen te worden. Het toepassen van een 10 MHz systeem zal echter naar verwachting geen of slechts zeer beperkte effecten hebben op de analyse in dit rapport, aangezien de maximale vermogens in een specifieke bandbreedte zijn vastgesteld. De protectieratio’s in ECC rapport 148 [10] houden hier ook rekening mee. Op elk 900 MHz GSM opstelpunt wordt aangenomen dat een rondstralende LTEzender aanwezig is, waarbij alle LTE basisstations op dezelfde (meest storende) frequentie werken. Dit geeft een worst-case benadering, aangezien in de praktijk de LTE signalen door verschillende operators op verschillende frequenties worden toegepast. Bandindeling Als bandindeling zal de voorkeursbandindeling volgens het commissiebesluit 2010/267/EU van 6 mei 2010 [1] worden aangehouden (FDD met 1 MHz guard band en 11 MHz duplex gap). Propagatie Er zijn verschillende propagatiemodellen die kunnen worden toegepast om het signaalverloop te bepalen, zowel voor LTE basisstations en LTE terminals als voor draadloze microfoons. Voor korte afstanden (tot tientallen meters) en bij vrij zicht tussen zender en ontvanger kan gekozen worden voor het ‘free-space’ (vrije-ruimte) model om een indruk van de worst-case situatie te krijgen. Propagatiemodellen voor praktische situaties wijken hier vaak van af. Voor mobiele systemen wordt het aangepaste Hata (‘modified Hata’) uit het ITU-R SM.2028-1 rapport [13] wel toegepast. Dit model zal ook worden toegepast in dit rapport, op basis van een aantal vaste uitgangspunten (stedelijk gebied, zender op 30 meter hoogte, ontvanger op 1,5 meter hoogte en een frequentie van 8224 MHz).

4 822 MHz is een keuze die door ECC SE42 is gemaakt voor de analyses. 822 MHz was een mogelijke grens van de duplex-gap. Overigens hebben afwijkingen van enkele megahertzen vrijwel geen invloed op de resultaten.

Pagina 9 van 49


ITU Joint-Task Group 5/6 (JTG 5/6) onderzoekt de o.a. de compatibiliteit tussen DVB-T en mobiele systemen. Voor propagatie berekeningen wordt in JTG een hybride model gebruikt: tot een afstand van 100 meter wordt het ‘modified Hata’ model toegepast en vanaf 1000 meter wordt het specifieke omroeppropagatiemodel ITU-R P.1546-3 toegepast. Voor de afstand tussen 100 meter en 1000 meter wordt een interpolatie tussen de twee modellen toegepast [4]. Ook dit model zal in dit rapport worden toegepast, wederom op basis van dezelfde uitgangspunten als voor het ‘modified Hata’ model (stedelijk gebied, zender op 30 meter hoogte, ontvanger op 1,5 meter hoogte en een frequentie van 822 MHz). Indien er op zeer korte afstand vrij zicht tussen de (storende) zendantenne en antenne van de (gestoorde) ontvanger mogelijk is, is de ‘free space’ propagatie als meest aannemelijk gekozen, in andere gevallen lijkt ‘modified Hata’ het meest aannemelijk. Indien meerdere propagatiemodellen zijn gebruikt, is het meest aannemelijke resultaat vet gedrukt.

Pagina 10 van 49


3

Stoormechanismes

Uitzendingen van mobiele basisstations of mobiele terminals in de band 791 – 862 MHz kunnen mogelijk storing veroorzaken op DVB-T ontvangst in de band 470 – 790 MHz. Het basisprincipe van dit stoormechanisme kan als volgt (frequentietechnisch) worden weergegeven: Guard band Omroep

Mobiel

DVB-T ch 57

DVB-T ch 58

DVB-T ch 59

DVB-T ch 60

762 8

770 8

778 8

786 8

fc (MHz) bandbreedte (MHz) Kanaalgrens (MHz) 754

766

774

782

1 790 791

BS ch1

BS ch2

BS ch3

793,5 5

798,5 5

803,5 5

796

801

Figuur 1: Frequentietechnisch overzicht DVB-T vs LTE.

Daarnaast kan het stoormechanisme ook nog geografisch worden weergegeven voor zowel de basisstations als de mobiele terminals: Elevation PTT gξ,(TT)(δξ)

δξ

GPL,(TT,TV)

GA,(TV) PS

GPL,(TS,TV) PI

TV Television tower (TT)

TV receiver

Figuur 2: Geografische overzicht stoormechanisme DVB-T vs LTE. Er kan duidelijk onderscheid worden gemaakt tussen storing veroorzaakt door mobiele basisstations en mobiele terminals. Mobiele basisstations: - Hebben een hoger vermogen dan mobiele terminals; - Staan (vaak) op grotere afstand tot DVB-T ontvangstantenne; - Hebben een kleine frequentieafstand tot DVB-T. Mobiele terminals: - Hebben een lager vermogen dan mobiele basisstations; - Kunnen dicht bij de DVB-T ontvangstantenne worden gebruikt; - Hebben een grote frequentieafstand tot DVB-T. Er kunnen twee soorten storing optreden: 1. Storing door te veel (ongewenste) interferentie door LTE waardoor het (gewenste) DVB-T signaal niet meer door de ontvanger kan worden gedecodeerd. Hierbij is de verhouding tussen het gewenste signaal (de Carrier) en de storing (Interference) te laag. In dit rapport zal aan dit type storing worden gerefereerd als “storing door een te lage C/I (Carrier to Interference ratio)”. Deze storing is afhankelijk van het verschil in frequentie tussen LTE en DVB-T, en DVB-T ontvangst is wel mogelijk op kanalen met een grotere frequentieafstand tussen LTE en DVB-T;

Pagina 11 van 49

806


2. Storing door overloading, waarbij de ingangstrap van de DVB-T ontvanger zo veel ongewenst signaal te verwerken krijgt, dat in het geheel geen ontvangst meer mogelijk is.

Pagina 12 van 49


4

Detailanalyse van potentiële storing op DVB-T door LTE basisstations

In CEPT rapport 30 [9] wordt aangetoond dat storing van ECN BS op ‘rooftop’ DVB-T ontvangst de meest kritische situatie is. Door ‘rooftop’ DVB-T ontvangst te beschermen, zal ‘portable indoor’ DVB-T ontvangst zeker worden beschermd (dit is de generieke situatie, er zijn altijd uitzonderingen denkbaar waarbij portable indoor ontvangst kritischer is dan rooftop ontvangst). Ook overloading zal eerder optreden bij rooftop ontvangst dan bij portable indoor ontvangst. Het commissiebesluit van 6 mei 2010 Het commissiebesluit bevat de onder andere de zogenaamde ‘out of block EIRP’ limieten van LTE basisstations. Er zijn drie situaties gedefinieerd: niveaus indien TVkanalen beschermd dienen te worden, niveaus voor een overgangssituatie en niveaus waarbij TV-kanalen niet beschermd dienen te worden. De resultaten van CEPT rapport 30 [9] zijn gebaseerd op de eerste situatie (in deze situatie worden de strengste eisen aan de basisstations gesteld). 4.1

Als gevolg van overloading Sterke basisstations kunnen zoveel storing op DVB-T ontvangers veroorzaken, dat er overloading optreedt. De overloading thresholds zijn door diverse partijen gemeten en vastgelegd in ECC rapport 148. Voor DVB-T kanalen 57 t/m 60 vs de LTE basisstations zijn de waarden in de volgende tabel opgenomen:

5

7,5 12,5 17,5 22,5 27,5 32,5 15,5 20,5 25,5 30,5 35,5 40,5

Channel edge seperation (MHz) 1 6 11 16 21 26 9 14 19 24 29 34

Oth5 (dBm) Can Tuner -13 -9,9 i -10,8 i -17,6 i -16 i -12,4 i -8 -14,9 i -17,5 i -13,8 i -10,5 i -7,8 i

Oth5 (dBm) Silicon tuner -13 -9,3 i -6,8 i -6,1 i -6 i -6 i -7 -6,4 i -6 i -6 i -6 i -5,9 i

23,5 28,5 33,5 38,5 43,5 48,5 31,5

17 22 27 32 37 42 25

-19 -15,3 i -11,8 i -8,6 i -7 i -5,9 i -13

-6 -6 i -6 i -6 i -5,5 i -4,9 i -6

DVB-T Kanaal

LTE BS kanaal

fc DVB-T (MHz)

fc LTE BS (MHz)

∆f (MHz)

60 60 60 60 60 60 59 59 59 59 59 59

1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

786 786 786 786 786 786 778 778 778 778 778 778

793,5 798,5 803,5 808,5 813,5 818,5 793,5 798,5 803,5 808,5 813,5 818,5

58 58 58 58 58 58 57

1 2 3 4 5 6 1

770 770 770 770 770 770 762

793,5 798,5 803,5 808,5 813,5 818,5 793,5

Oth = Overloading threshold.

Pagina 13 van 49


57 2 57 3 57 4 57 5 57 6 Tabel 1: overloading basisstations.

762 798,5 36,5 30 -9,9 i 762 803,5 41,5 35 -7,5 i 762 808,5 46,5 40 -6,3 i 762 813,5 51,5 45 -5,5 i 762 818,5 56,5 50 -5 i thresholds van DVB-T ontvangers als gevolg van LTE

-6 i -5,8 i -5,1 i -4,5 i -4 i

In de bovenstaande tabel zijn voor DVB-T kanalen 57 t/m 60 aangegeven welke ‘overloading threshold’ gemeten is voor de verschillende LTE basisstation-kanalen (1 t/m 6) op basis van ECC rapport 148 [10]. Voor frequentieafstanden die niet gemeten zijn, zijn de waarden lineair geïnterpoleerd. Deze waardes zijn met een i gemarkeerd. Op basis van de tabel kunnen reeds een aantal conclusie worden getrokken: 1. De zogenaamde ‘can tuner’ presteert over het gehele bereik slechter (de slechtste waardes zijn vet gemarkeerd); 2. De worst-case situatie bij de ‘can tuners’ is niet voor het dichtstbijzijnde kanaal (DVB-T kanaal 60 vs basisstation kanaal 1), maar juist bij een grotere frequentieafstand (DVB-T kanaal 58 vs basisstation kanaal 1); 3. De worst-case situatie bij de ‘silicon tuners’ is wel voor het dichtstbijzijnde kanaal (DVB-T kanaal 60 vs basisstation kanaal 1); 4. De slechts voorkomende waarde is -19 dBm (‘can tuner’, DVB-T kanaal 58 vs basisstation kanaal 1). Om een echte ‘worst-case’ benadering toe te passen zal deze waarde voor verdere berekeningen worden gehanteerd; 5. Bij grotere frequentieafstanden loopt de ‘overloading threshold’ op. Vanaf DVB-T kanaal 57 en lager is het effect van overloading veel kleiner. De worst-case situatie voor wat betreft DVB-T ontvangst is in dit geval voor vaste DVB-T ontvangst [10]. Uitgaande van de worst case situatie met betrekking tot overloading (tabel 1) van – 19 dBm en de drie verschillende vermogens voor LTE basisstations kan de afstand tussen een LTE basisstation en een DVB-T ontvangstantenne worden berekend waarbinnen mogelijk storing als gevolg van overloading optreedt. In de tabellen zijn zowel de resultaten met als zonder extra LTE-filtering in de DVB-T ontvanger opgenomen (in dat geval is 20 dB6 extra maximale filtering aangenomen, zoals beschreven in ECC rapport 30 [9]). Vaste DVB-T ontvangst (‘rooftop’) 1: ECN vermogen (dBm) 56 59 62 2: Wall loss (dB) 0 0 0 3: DVB-T antenne gain (dB) 14,15 14,15 14,15 4: Feeder loss (dB) 5 5 5 5: DVB-T filter (dB) 0 20 0 20 0 6: Overloading value (dBm) -19 -19 -19 -19 -19 Required loss (1-2+3-4-5-6) (dB) 84,15 64,15 87,15 67,15 90,15 Free space7 distance (meter) 480 48 680 68 950 Modified Hata 80 40 89 44 98 JTG 5/6 80 40 89 44 98 Tabel 2: afstand waarbinnen overloading van de DVB-T ontvanger optreedt als gevolg van LTE basisstations bij vaste DVB-T ontvangst.

20 -19 70,15 95 49 49

6

Zie hoofdstuk 6.3 voor wat betreft de mogelijke haalbaarheid van deze demping. De free space of vrije ruimte propagatie wordt berekend volgens de volgende formule: 32,5+20*log(d)+20*log(f), waarbij d de afstand is in kilometers en f de frequentie in MHz. In dit rapport is 800 MHz als frequentie aangehouden. 7

Pagina 14 van 49


Portable indoor DVB-T ontvangst 1: ECN vermogen (dBm) 56 59 62 2: Wall loss (dB) 8 8 8 3: DVB-T antenne gain (dB) 0 0 0 4: Feeder loss (dB) 0 0 0 5: DVB-T filter (dB) 0 20 0 20 0 20 6: Overloading value (dBm) -19 -19 -19 -19 -19 -19 Required loss (1-2+3-4-5-6) (dB) 67 47 70 50 73 53 Free space distance (meter) 67 7 95 10 135 13 Modified Hata 44 <<1 49 <<1 54 <<1 JTG 5/6 44 <<1 49 <<1 54 <<1 Tabel 3: afstand waarbinnen overloading van de DVB-T ontvanger optreedt als gevolg van LTE basisstations bij portable indoor DVB-T ontvangst. Op basis van bovenstaande kan geconcludeerd worden dat, gezien de afstand tussen de LTE zendantenne en de DVB-T ontvangstantenne, de kans op overloading van de DVB-T ontvanger door LTE basisstations wel aanwezig is, maar waarschijnlijk niet heel erg groot is in geval van portable indoor ontvangst. Bij vaste DVB-T ontvangst zal een ruimere afstand tussen LTE basisstation en DVB-T ontvangstantenne noodzakelijk zijn. Over het algemeen kan gesteld worden dat in buitengebieden de minimale afstand tussen LTE basisstation en DVB-T ontvangst makkelijker zal worden gehaald, maar dat de DVB-T ontvangst mogelijk op basis van ‘rooftop’ plaatsvindt, terwijl de afstand tussen LTE basisstation en DVB-T ontvanger in stedelijk gebied kleiner zal zijn, maar dat in dat geval de DVB-T ontvangst ‘portable indoor’ plaatsvindt. Bij de bovenstaande tabellen zijn de volgende opmerkingen van toepassing: 1. De berekeningen die zijn uitgevoerd voor zogenaamde ‘free space’ propagatie geven de worst-case afstand. In werkelijkheid zal de propagatie slechter zijn en zullen de afstanden kleiner zijn, zoals blijkt uit de ‘Modified Hata’ en ‘JTG 5/6’ berekeningen; 2. De berekeningen zijn uitgevoerd voor een volledige koppeling tussen LTE zendantenne en DVB-T ontvangstantenne: er is geen rekening gehouden met de afschermende werking van de antennepatronen (zo is het waarschijnlijk dat LTE basisstationantennes een forse reductie van het uitgestraalde vermogen direct onder de antennes hebben: de stoorafstand zal dan ook kleiner zijn). Dit is ook van toepassing voor vaste (“rooftop”) DVB-T ontvangst: hierbij wordt gebruik gemaakt van DVB-T richtantennes. De in de tabel genoemde afstanden zijn alleen van toepassing indien de DVB-T antenne in de richting van het LTE basisstation staat opgesteld. De kans dat dit voorkomt is afhankelijk van de inrichting van het LTE en het DVB-T netwerk, maar zal met name in het buitengebied klein zijn; 3. Een overloading threshold van -19 dBm zoals in de tabellen is gebruikt, is van toepassing voor DVB-T kanaal 58. De overige kanalen (60, 59, 57 en lager) hebben een hogere overload threshold en daarmee kortere afstanden! 4. De zogenaamde 10de percentiel uit rapport ECC rapport 148 [10] is aangehouden. Dit betekent dat de in de tabel berekende afstanden van toepassing zijn voor 10% van de ontvangers. De resterende 90% van de ontvangers presteert beter en de in de tabel berekende afstanden zullen korter zijn;

Pagina 15 van 49


5. Het toepassen van extra (LTE-)filtering in de DVB-T ontvanger resulteert in fors kortere stoorafstanden (zie hoofdstuk 6.3 over de haalbare demping door filters);

6. De daadwerkelijke plaatsing van LTE basisstations ten opzichte van de DVB-T ontvangstantennes is afhankelijk van de implementatie van de LTEvergunninghouder. Een afstand van enkele tientallen tot honderden meters lijkt in de praktijk snel haalbaar, maar er zullen altijd uitzonderings-situaties zijn in met name dichter bebouwde gebieden. Naast kanaal 60 in Drenthe/Overijssel en Noord-Brabant zijn in Nederland kanaal 60 in gebruik in Gelderland en kanaal 57 in de Randstad. De overloading-waardes voor kanaal 60 zijn echter 1,4 dB beter dan de gehanteerde waarde van -19 dBm. Voor kanaal 57 is deze waarde reeds 6 dB beter. 4.2

Als gevolg van te een te lage C/I waarde De protectieverhoudingen (protectieratio’s) zijn door diverse partijen gemeten en vastgelegd in ECC rapport 148. Voor DVB-T kanalen 57 t/m 60 vs de LTE basisstations zijn de waarden in de volgende tabel opgenomen: DVB-T Kanaal

LTE BS kanaal

fc DVB-T (MHz)

Fc LTE BS (MHz)

∆f (MHz)

Channel edge seperation (MHz)

PR8 (dB) Can tuner

PR8 (dB) Silicon tuner

60 60 60 60 60 60 59 59 59 59 59 59 58 58 58 58 58 58 57 57 57 57 57 57

1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

786 786 786 786 786 786 778 778 778 778 778 778 770 770 770 770 770 770 762 762 762 762 762 762

793,5 798,5 803,5 808,5 813,5 818,5 793,5 798,5 803,5 808,5 813,5 818,5 793,5 798,5 803,5 808,5 813,5 818,5 793,5 798,5 803,5 808,5 813,5 818,5

7,5 12,5 17,5 22,5 27,5 32,5 15,5 20,5 25,5 30,5 35,5 40,5 23,5 28,5 33,5 38,5 43,5 48,5 31,5 36,5 41,5 46,5 51,5 56,5

1 6 11 16 21 26 9 14 19 24 29 34 17 22 27 32 37 42 25 30 35 40 45 50

-33 -38,6i -41,3i -39,4i -47,5i -56,9i -42 -40,1i -43,3i -53,9i -59,5i -62,4i -39 -49,6i -57,8i -62,1i -60,5i -59i -56 -60,4i -61,8i -58,6i -62i -66i

-33 -37,4i -41i -43,5i -46i -48,1i -40 -42,5i -45i -47,5i -48,5i -49,1i -44 -46,5i -48,3i -48,9i -49,5i -50i -48 -48,6i -49,3i -49,9i -50i -50,1i

56 6 754 818,5 64,5 58 -66 -51 55 ~5 746 71,5 65 -39 -45 Tabel 4: protectieverhoudingen tussen DVB-T ontvangst en LTE basisstations.

8

PR = Protectie Ratio

Pagina 16 van 49


In de bovenstaande tabel zijn voor DVB-T kanalen 57 t/m 60 aangegeven welke protectieverhouding gemeten is voor de verschillende LTE basisstation-kanalen (1 t/m 6) op basis van ECC rapport 148 [10]. Voor frequentieafstanden die niet gemeten zijn, zijn de waarden lineair geïnterpoleerd. Deze waardes zijn met een i gemarkeerd. In verband met het typische gedrag van de ‘can tuners’ bij grote frequentieafstand, is ook een waarde voor DVB-T kanaal 55 opgenomen. Op basis van de tabel kunnen reeds een aantal conclusie worden getrokken: 1. De zogenaamde ‘can tuner’ presteert over het algemeen beter dan de ‘silicon’ tuner (de slechtste waardes zijn vet gemarkeerd); 2. De worst-case situatie bij zowel de ‘can tuners’ als bij de ‘silicon tuners’ is voor het dichtstbijzijnde kanaal (DVB-T kanaal 60 vs basisstation kanaal 1); 3. De slechts voorkomende waarde is -33 dB (voor zowel de ‘can tuner’ als de ‘silicon tuner’) bij DVB-T kanaal 60 vs basisstation kanaal 1); 4. Zowel de ‘can tuner’ als de ‘silicon tuner’ vertonen lagere protectieratio’s bij grotere frequentieafstand (het zogenaamde N+9 fenomeen). Voor de ‘can tuner’ worden deze waardes fors lager en kunnen LTE basisstations ook storing veroorzaken op DVB-T kanaal 55. In ECC rapport 148 [10] wordt vermeld dat voor portable en mobiele DVB-T ontvangst nog een correctie op de protectieverhouding van 6 dB kan worden toegepast. Bij de volgende berekeningen aan kanaal 60 is daarom gebruik gemaakt van een protectieverhouding van -27 dB (-33+6dB).

4.2.1

Kanaal 60 Drenthe Op basis van een protectieverhouding van -27 dB en de aangenomen waarden voor het LTE netwerk, zijn de volgende berekeningen uitgevoerd voor kanaal 60 in Drenthe: 1. Portable indoor verzorging DVB-T; 2. Portable indoor verzorging DVB-T inclusief LTE (met -27 dB protectieverhouding) 3. Portable indoor verzorging DVB-T inclusief LTE en extra LTE demping (met 47 dB protectieverhouding) De individuele berekeningen zijn terug te vinden in bijlage 4.

Portable indoor

Kanaal 60 Drenthe DVB-T Portable indoor Portable indoor +LTE +LTE +extra filtering 21224 27056

Verzorging 28172 (populatie) Verschil t.o.v. Portable indoor Oppervlakte 258 km2 Verschil t.o.v. Portable indoor Tabel 5: gevolgen LTE op portable indoor

-24,7 %

-4,0 %

240 km2 -7,0 %

257 km2 -0,3 %

verzorging DVB-T kanaal 60 Drenthe.

Pagina 17 van 49


Dezelfde berekeningen zijn uitgevoerd voor portable outdoor verzorging:

Portabel outdoor

Kanaal 60 Drenthe DVB-T Portable outdoor Portable outdoor +LTE +LTE +extra filtering 96596 168796

Verzorging 173597 (populatie) Verschil t.o.v. -44,4 % -2,8 % Portable indoor Oppervlakte 1268 km2 1155 km2 1262 km2 Verschil t.o.v. -8,9 % -0,5 % Portable indoor Tabel 6: gevolgen LTE op portable outdoor verzorging DVB-T kanaal 60 Drenthe.

4.2.2

Kanaal 60 Noord-Brabant Op basis van een protectieverhouding van -27 dB en de aangenomen waarden voor het LTE netwerk, zijn de volgende berekeningen uitgevoerd voor kanaal 60 in Noord-Brabant: 1. Portable indoor verzorging DVB-T; 2. Portable indoor verzorging DVB-T inclusief LTE (met -27 dB protectieverhouding); 3. Portable indoor verzorging DVB-T inclusief LTE en extra LTE demping (met 47 dB protectieverhouding). De individuele berekeningen zijn terug te vinden in bijlage 5. Kanaal 60 Noord-Brabant DVB-T Portable indoor Portable indoor Portable indoor +LTE +LTE +extra filtering 513775 196585 482903

Verzorging (populatie) Verschil t.o.v. Portable indoor Oppervlakte 270 km2 Verschil t.o.v. Portable indoor Tabel 7: gevolgen LTE op portable indoor Brabant.

-61,7%

-6,0%

150 km2 -44,4%

259 km2 -4,1%

verzorging DVB-T kanaal 60 Noord-

Pagina 18 van 49


Dezelfde berekeningen zijn uitgevoerd voor portable outdoor verzorging: Kanaal 60 Noord-Brabant DVB-T Portable outdoor Portable outdoor Portable outdoor +LTE +LTE +extra filtering 1415946 549535 1337933

Verzorging (populatie) Verschil t.o.v. -61,2% -5,5% Portable outdoor Oppervlakte 1404 km2 846 km2 1364 km2 Verschil t.o.v. -39,7% -2,8% Portable outdoor Tabel 8: gevolgen LTE op portable outdoor verzorging DVB-T kanaal 60 NoordBrabant.

4.2.3

Kanaal 55 t/m kanaal 59 Er zijn tijdens de RRC06 DVB-T rechten voor Nederland verworven voor de volgende kanalen tussen kanaal 55 en kanaal 59: 1. Kanaal 58 Gelderland; 2. Kanaal 57 Randstad; 3. Kanaal 56 Brabant/Limburg; 4. Kanaal 55 Friesland. De bovenstaande rechten zijn in gebruik bij Digitenne. Op basis van tabel 4 kunnen de volgende conclusies met betrekking tot de in gebruik zijnde rechten worden getrokken: Kanaal 58 Gelderland De slechtste protectieverhouding voor kanaal 58 is -39 dB. Inclusief 6 dB correctie volgens [10] komt de protectieverhouding hiermee op -33 dB. Dit is 6 dB beter dan de protectieverhouding die gebruikt is voor de berekeningen aan kanaal 60 (daar is de waarde -27 dB gebruikt). De kans op storing zal dus kleiner zijn in vergelijking met de resultaten die voor kanaal 60 berekend zijn. Kanaal 57 Randstad De slechtste protectieverhouding voor kanaal 57 is -48 dB. Inclusief 6 dB correctie volgens [10] komt de protectieverhouding hiermee op -42 dB. Dit is reeds 9 dB beter dan de protectieverhouding die gebruikt is voor de berekeningen aan kanaal 60 (daar is de waarde -33 dB gebruikt). De kans op storing zal dus kleiner zijn in vergelijking met de resultaten die voor kanaal 60 berekend zijn. Kanaal 56 Brabant/Limburg De slechtste protectieverhouding voor kanaal 56 is -51 dB. Inclusief 6 dB correctie volgens [10] komt de protectieverhouding hiermee op -45 dB. Dit is reeds 12 dB beter dan de protectieverhouding die gebruikt is voor de berekeningen aan kanaal 60 (daar is de waarde -33 dB gebruikt). De kans op storing zal dus kleiner zijn in vergelijking met de resultaten die voor kanaal 60 berekend zijn.

Pagina 19 van 49


Kanaal 55 Friesland De slechtste protectieverhouding voor kanaal 55 is -39 dB. Inclusief 6 dB correctie volgens [10] komt de protectieverhouding hiermee op -33 dB. Dit is 6 dB beter dan de protectieverhouding die gebruikt is voor de berekeningen aan kanaal 60 (daar is de waarde -27 dB gebruikt). De kans op storing zal dus kleiner zijn in vergelijking met de resultaten die voor kanaal 60 berekend zijn. Daarbij moet opgemerkt worden dat deze protectieverhouding alleen van toepassing is op één LTE basisstation-kanaal (LTE-basisstation kanaal 5). Samengevat kan vermeld worden dat ook DVB-T kanalen 55 t/m 59 gestoord kunnen worden door LTE basisstations, zij het in mindere mate dan storing door LTE op DVB-T kanaal 60.

Pagina 20 van 49


5

Detailanalyse van potentiële storing op DVB-T door LTE terminals

5.1

Als gevolg van overloading LTE terminals kunnen zoveel storing op DVB-T ontvangers veroorzaken, dat er overloading optreedt. Aangezien de afstand tussen de LTE terminal en de DVB-T antenne bij portable indoor ontvangst het kleinst is, zal overloading in deze gevallen het snelst optreden.

DVB-T Kan.

60 60 60 60 60 60 59 59 59 59 59 59

De overloading thresholds zijn door diverse partijen gemeten en vastgelegd in ECC rapport 148 [10]. Voor DVB-T kanalen 59 t/m 60 vs de LTE basisstations zijn de waarden in de volgende tabel opgenomen TS Boven fc Onder fc Kanaal Oth Oth kan. grens DVB-T grens TS grens (dBm) (dBm) DVB-T (MHz) LTE-TS (MHz) verschil Can Silicon (MHz) (MHz) (MHz) tuner tuner i 1 790 786 832 834,5 42 -17,9..-1,8 -40,9 .. -4,4i 2 790 786 837 839,5 47 -16,6..-4,3i -39,6..-5,6i 3 790 786 842 844,5 52 -16..-3i -37,8..-5,6i i 4 790 786 847 849,5 57 -16..-3 -35,3..-6,9i i 5 790 786 852 854,5 62 -12,1..-3 -33,3..-8,7i 6 790 786 857 859,5 67 NB NB 1 782 778 832 834,5 50 -16..-3i -38,8 .. -5,1i 2 782 778 837 839,5 55 -16..-3i -36,3..-6,4i 3 782 778 842 844,5 60 -13,8..-3i -34,1..-7,9i i 4 782 778 847 849,5 65 -9,4..-3 -32,3..-9,8i 5 782 778 852 854,5 70 NB NB 6 782 778 857 859,5 75 NB NB Tabel 9: overloading thresholds van DVB-T ontvangers als gevolg van LTE terminals. In de bovenstaande tabel zijn voor DVB-T kanalen 59 t/m 60 aangegeven welke ‘overloading threshold’ gemeten is voor de verschillende LTE terminal-kanalen (1 t/m 6) op basis van ECC rapport 148 [10]. Voor frequentieafstanden die niet gemeten zijn, zijn de waarden lineair geïnterpoleerd. Deze waardes zijn met een i gemarkeerd. In de tabel staan bereiken van waardes. Dit is het gevolg van de diverse mogelijke samenstellingen van het LTE TS signaal (zogenaamde sequences). Er zijn geen metingen uitgevoerd voor grotere verschillen in kanaalgrenzen dan 65,5 MHz. Dit is de reden dat in een aantal gevallen ‘NB’ (Niet Bekend) opgenomen is in tabel 7. Dit is ook de reden dat geen gegevens voor DVB-T lager dan kanaal 59 zijn opgenomen. Op basis van de tabel kunnen reeds een aantal conclusie worden getrokken: 1. De zogenaamde ‘silicon tuner’ presteert over het gehele bereik slechter (de slechtste waardes zijn vet gemarkeerd); 2. Bij grotere frequentieafstanden lijkt de ‘overloading threshold’ licht op te lopen, maar er zijn te weinig metingen om hier een eenduidige uitspraak over te doen.

Pagina 21 van 49


Uitgaande van de worst case situatie mbt overloading (tabel 7) van –41 dBm en een best case van -2 dBm en het vermogen van een LTE-terminal van 23 dBm (commissiebesluit 2010/267/EU van 6 mei 2010 [1]) kunnen de worst-case en bestcase afstanden tussen een LTE terminal en een DVB-T ontvangstantenne worden berekend waarbinnen mogelijk storing als gevolg van overloading optreedt. In de onderstaande tabel is dit uitgewerkt voor vier scenario’s: 1. Een LTE telefoon. Deze wordt tegen het lichaam of het hoofd gehouden, waardoor er extra verlies van het LTE signaal optreedt (‘body loss’); 2. Een LTE terminal, bijvoorbeeld in een PC, zonder verlies van signaal door een menselijk lichaam; 3. Een LTE terminal, bijvoorbeeld in een PC, zonder verlies van signaal door een menselijk lichaam maar met één muur tussen de LTE terminal en de DVB-T antenne; 4. Een LTE terminal, bijvoorbeeld in een PC, zonder verlies van signaal door een menselijk lichaam en een DVB-T ontvanger met 20 dB extra LTE filtering; Portable indoor DVB-T ontvangst Scenario 1 2 3 1: ECN vermogen (dBm) 23 23 23 2: Wall loss (dB) 0 0 8 3: DVB-T antenne gain (dB) 0 0 0 4: Body loss (dB) 6 0 0 5: filter in DVB-T 0 0 0 antenne/ontvanger (dB) 6: Overloading threshold -41 -2 -41 -2 -41 (dBm) Required loss (1-2+3-4-5-6) 58 19 64 25 56 (dB) Free space distance (meter) 23 <1 46 <1 19 Modified Hata <<1 <<1 37 <<1 <<1 JTG 5/6 <<1 <<1 37 <<1 <<1 Tabel 10: afstand waarbinnen overloading van de DVB-T ontvanger gevolg van LTE terminals bij portable indoor DVB-T ontvangst.

4 23 0 0 0 20 -2

-41

-2

17

44

5

<1 5 <<1 <<1 <<1 <<1 optreedt als

<<1 <<1 <<1

Op basis van bovenstaande tabel kan het volgende geconcludeerd worden: 1. Er is een forse spreiding in afstanden waarbij storing kan optreden. Dit heeft weer te maken met het feit dat verschillende LTE-TS instellingen (‘sequences’) verschillende meetresultaten geven. Dit is nog onderwerp van onderzoek bij de industrie (ECC rapport 148 [11]); 2. In het meest gunstige geval (bij een overloading threshold van -2 dBm) is de stoorafstand kleiner dan één meter en is de kans op storing dus erg klein; 3. In het meest ongunstige geval (bij een overloading threshold van -41 dBm) is de stoorafstand al snel enkele tientallen meters (scenario’s 1 en 2); 4. In het meest ongunstige geval (bij een overloading threshold van -41 dBm) is er, zelfs indien er een muur tussen de LTE terminal en de DVB-T ontvangstantenne aanwezig is, storing mogelijk over een grotere afstand (scenario 3); 5. Het toepassen van een LTE filter van 20 dB in de DVB-T antenne/ontvanger reduceert de afstand waarbij storing door een LTE terminal mogelijk is, fors. Dit is ook het geval in de meest ongunstige situatie (bij een overloading threshold van -41 dBm). Bij de tabel dienen nog de volgende opmerkingen te worden geplaatst:

Pagina 22 van 49


1. De berekeningen zijn uitgevoerd voor zogenaamde ‘free space’ propagatie. In werkelijkheid zal de binnenshuis propagatie onvoorspelbaarder zijn en zullen de afstanden variëren. Indien er geen sprake is van vrij zicht naar de DVB-T antenne, zullen de afstanden die berekend zijn met de ‘modified Hata’ en ‘JTG5/6’ propagatiemodellen meer realistisch zijn. 2. De zogenaamde 10de percentiel uit ECC rapport 148 [10] is aangehouden. Dit betekent dat de in de tabel berekende afstanden van toepassing zijn voor 10% van de ontvangers. De resterende 90% van de ontvangers presteert beter en de in de tabel berekende afstanden zullen korter zijn; 3. Het toepassen van extra (LTE-)filtering in de DVB-T ontvanger resulteert in fors kortere stoorafstanden; 4. Op basis van de metingen in rapport EVV rapport 148 [10] kan niet eenduidig worden geconcludeerd of de overloading threshold afneemt bij grotere frequentieafstanden, maar dit lijkt in lichte mate het geval. Overloading zal dus waarschijnlijk ook optreden op DVB-T kanalen lager dan kanaal 59, maar in afnemende mate. In Nederland zijn overigens DVB-T kanalen 55, 56, 57 en 58 in gebruik bij Digitenne en het lijkt waarschijnlijk dat ook deze kanalen enige mate van storing zullen ondervinden. Studies binnen TG4 hebben echter ook aangetoond dat terminals die gebruik maken van TPC (Transmit Power Control) mogelijk meer storing veroorzaken (ECC rapport 138 [12]), maar dat de mate van toename vrijwel niet eenduidig is te specificeren .

5.2

Als gevolg van een te lage C/I waarde De gevolgen van de introductie van LTE terminals op DVB-T ontvangst is berekend in CEPT-rapport 30. Hierin is onder andere de BEM voor ECN TS vastgesteld. Uitgangspunt hierbij was de bescherming van vaste en portable ontvangst van DVBT. De toegepaste methode in rapport 30 is als volgt (voor zowel vaste als portable DVB-T ontvangst): 1. Het vaststellen van de zogenaamde ‘baseline level’ van het ECN TS op basis van een statische analyse; 2. Het vaststellen van de kans op verstoring op basis van deze ‘baseline level’ met behulp van een Monte Carlo analyse. Het doel van stap 1 is om vast te stellen tot hoever de reductie van de ‘out of band’ emissie van de ECN TS nog effect heeft op basis van een statische analyses. De standaard waarden die in rapport 30 gebruikt zijn om de berekening te maken zijn vermeld in bijlage 3. Op basis van deze uitgangspunten is een waarde van -50 dBm voor vaste en -65 dBm voor portable ontvangst als zogenaamde baseline vastgesteld. Deze waarden vormen de basis voor de tweede stap.

Pagina 23 van 49


5.2.1

Analyse vaste DVB-T ontvangst De volgende stap is om op basis van deze baseline waarden de kans te berekenen dat een ECN TS storing veroorzaakt op DVB-T ontvangst. Voor vaste DVB-T ontvangst is deze kans op tien manieren uitgewerkt: 1. Uitgaande van een DVB-T antenne op het dak (10 meter hoogte) is in rapport 30 uitgerekend dat een ECN terminal de meeste storing op 22 meter afstand van de DVB-T antenne veroorzaakt. Er is een zogenaamde Monte-Carlo analyse uitgevoerd waarbij de DVB-T ontvangstantennes uniform door het DVB-T ontvangstgebied zijn geplaatst, telkens met een ECN terminal op 22 meter afstand van de DVB-T antenne. Er is hierbij uitgegaan van een ECN TS met 6 dB demping door het lichaam (LTEtelefoon). Voor de DVB-T ontvangst is uitgegaan van stedelijk gebied; 2. Als 1. , maar dan met 20 dB extra filtering 3. Als 1. , maar dan voor landelijk gebied; 4. Als 3. , maar dan met 20 dB extra filtering 5. Als 1. , maar dan zonder de 6 dB lichaamsdemping (LTE-terminal); 6. Als 5., maar dan met 20 dB extra filtering 7. Er is een zogenaamde Monte-Carlo analyse uitgevoerd waarbij de DVB-T ontvangstantennes uniform door het DVB-T ontvangstgebied zijn geplaatst, waarbij de ECN terminal uniform binnen 40 meter afstand van de DVB-T antenne zijn geplaatst. Dit is uitgevoerd in stedelijk gebied, rekening houdend met 6 dB lichaamsdemping; 8. Als 7. , maar dan met 20 dB extra filtering 9. Als 7. , maar dan zonder rekening te houden met de 6 dB lichaamsdemping 10. Als 9. , maar dan met 20 dB extra filtering Aangezien tijdens deze analyse gebruik wordt gemaakt van een statistische benadering, is er reeds zonder de storende invloed van LTE een kans op storing. De volgende grafieken laten de effecten zien van de introductie van LTE op de kans op storing. Aangezien de LTE terminals zullen werken in de band 832-862 MHz, is alleen dat deel van de grafieken van belang. De berekeningen zijn uitgevoerd voor 10 MHz systemen. Dit is de reden dat het laatste punt in de grafiek op 857 MHz geplaatst is: de bandgrens van het LTE systeem is dan 862 MHz (857 + (0,5x10)=862)

Pagina 24 van 49


Urban locations where the 21 dB SINR threshold is not met MCL calculation - Worst-case TS to TV separation (22 metres) - Body loss = -6 dB 22% 20% 18% 16%

% Locations

14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 792

797

802

807

812

817

822

827

832

837

842

847

852

857

TS carrier frequency (MHz) Urban with TS

Urban with TS + filter

Without TS

Figuur 3: kans op storing door LTE-TS (telefoons) op vast DVB-T ontvangst (stedelijk gebied). In de bovenstaande figuur zijn analyses 1 en 2 weergegeven. De waardes boven de 832 MHz zijn van belang voor LTE terminals bij een FDD-indeling: • Het aantal locaties met storing in afwezigheid van LTE terminals is 0,94% (rode gestippelde lijn); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals is < 2.5%, behalve wanneer de LTE terminals op een hogere frequentie werken (tot ca 4% van de locaties); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals en aanvullende LTE-filtering in de DVB-T antenne/ontvanger is < 2.5%.

Pagina 25 van 49

862


Rural locations where the 21 dB SINR threshold is not met MCL calculation - Worst-case TS to TV separation (22 metres) - Body loss = -6 dB 22% 20% 18% 16%

% Locations

14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 792

797

802

807

812

817

822

827

832

837

842

847

852

857

Frequency (MHz) Rural with TS

Rural with TS + TV Filter

Without TS

Figuur 4: kans op storing door LTE-TS (telefoons) op vast DVB-T ontvangst (landelijk gebied). In de bovenstaande figuur zijn analyses 3 en 4 weergegeven. De waardes boven de 832 MHz zijn van belang voor LTE terminals bij een FDD-indeling: • Het aantal locaties met storing in afwezigheid van LTE terminals is 0,75% (rode gestippelde lijn); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals is < 2%, behalve wanneer de LTE terminals op een hogere frequentie werken (tot ca 3% van de locaties); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals en aanvullende LTE-filtering in de DVB-T antenne/ontvanger is < 2%.

Pagina 26 van 49

862


Urban locations where the 21 dB SINR threshold is not met MCL calculation - Worst-case TS to TV separation (22 metres) - Body loss = 0 dB 50% 45% 40% 35%

% Locations

30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 792

797

802

807

812

817

822

827

832

837

842

847

852

857

TS carrier frequency (MHz) Urban with TS

Urban with TS + filter

Without TS

Figuur 5: kans op storing door LTE-TS (terminals) op vast DVB-T ontvangst (stedelijk gebied). In de bovenstaande figuur zijn analyses 5 en 6 weergegeven. De waardes boven de 832 MHz zijn van belang voor LTE terminals bij een FDD-indeling: • Het aantal locaties met storing in afwezigheid van LTE terminals is 0,94% (rode gestippelde lijn); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals is < 4.5%, behalve wanneer de LTE terminals op een hogere frequentie werken (tot ca 9% van de locaties); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals en aanvullende LTE-filtering in de DVB-T antenne/ontvanger is < 4.5%.

Pagina 27 van 49

862


Locations where the 21 dB SINR threshold is not met (with TV filter) Monte Carlo calculation - TS randomly located within 40 metres of TV receiver - Body loss = -6 dB 10% 9% 8%

% Locations

7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 792

797

802

807

812

817

822

827

832

837

842

847

852

857

TS carrier requency (MHz) Urban with TS

Urban with TS + Filter

Without TS

Figuur 6: kans op storing door LTE-TS (telefoons) op vast DVB-T ontvangst (LTE-TS binnen 40 meter van DVB-T). In de bovenstaande figuur zijn analyses 7 en 8 weergegeven. De waardes boven de 832 MHz zijn van belang voor LTE terminals bij een FDD-indeling: • Het aantal locaties met storing in afwezigheid van LTE terminals is 0,9% (rode gestippelde lijn); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals is 0.9%; • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals en aanvullende LTE-filtering in de DVB-T antenne/ontvanger is 0,9%.

Pagina 28 van 49

862


Locations where the 21 dB SINR threshold is not met (with TV filter) Monte Carlo calculation - TS randomly located within 40 metres of TV receiver - Body loss = 0 dB 10% 9% 8%

% Locations

7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 792

797

802

807

812

817

822

827

832

837

842

847

852

857

TS carrier requency (MHz) Urban with TS


Without TS

Figuur 7: kans op storing door LTE-TS (terminals) op vast DVB-T ontvangst (LTE-TS binnen 40 meter van DVB-T). In de bovenstaande figuur zijn analyses 9 en 10 weergegeven. De waardes boven de 832 MHz zijn van belang voor LTE terminals bij een FDD-indeling: • Het aantal locaties met storing in afwezigheid van LTE terminals is 0,9% (rode gestippelde lijn); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals is < 1,2%, behalve wanneer de LTE terminals op een hogere frequentie werken (tot ca 1,5% van de locaties); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals en aanvullende LTE-filtering in de DVB-T antenne/ontvanger is < 1.2%. Afhankelijk van het gekozen simulatie scenario neemt de storing op vaste DVB-T ontvangst als gevolg van de introductie van LTE terminals toe met maximaal 3,5% (van 0,95% naar ongeveer 4,5%). In sommige gevallen, met name bij LTE terminals die op de hoge frequenties werken, neemt de storing iets verder toe. Andere scenario’s laten in het geheel geen toename zien.

Pagina 29 van 49

862


Analyse portable DVB-T ontvangst Bij mobiele ontvangst is er van uit gegaan dat de ECN TS aanwezig is in een gebied tussen de 1 en 10 meter van de DVB-T ontvangstantenne. Dit is uitgevoerd voor stedelijk gebied. De kans op storing is voor de volgende vier situaties nader uitgewerkt: 1. Uitgaande van 6 db lichaamsdemping 2. Als 1. ,maar met een aanvullend filter in de ontvanger (20 dB extra) 3. Uitgaande van geen lichaamsdemping 4. Als 3. ,maar met een aanvullend filter in de ontvanger (20 dB extra) Portable Indoor Reception Locations where the 17 dB SINR threshold is not met Monte Carlo calculation - TS randomly located within 10 metres of TV receiver - Body loss = -6 dB 35%

30%

25%

% Locations

5.2.2

20%

15%

10%

5%

0% 792

797

802

807

812

817

822

827

832

837

842

847

852

857

TS carrier centre frequency (MHz) Urban with TS


Without TS

Figuur 8: kans op storing door LTE-TS (telefoons) op portable DVB-T ontvangst (LTE-TS binnen 10 meter van DVB-T). In de bovenstaande figuur zijn analyses 1 en 2 weergegeven. De waardes boven de 832 MHz zijn van belang voor LTE terminals bij een FDD-indeling: • Het aantal locaties met storing in afwezigheid van LTE terminals is 1,6% (rode gestippelde lijn); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals is 1,6%, behalve wanneer de LTE terminals op een hogere frequentie werken (tot ca 4% van de locaties); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals en aanvullende LTE-filtering in de DVB-T antenne/ontvanger is 1.6%.

Pagina 30 van 49

862


Portable Indoor Reception Locations where the 17 dB SINR threshold is not met Monte Carlo calculation - TS randomly located within 10 metres of TV receiver - Body loss = 0 dB 35%

30%

% Locations

25%

20%

15%

10%

5%

0% 792

797

802

807

812

817

822

827

832

837

842

847

852

857

TS carrier centre frequency (MHz) Urban with TS


Without TS

Figuur 9: kans op storing door LTE-TS (terminals) op portable DVB-T ontvangst (LTE-TS binnen 10 meter van DVB-T). In de bovenstaande figuur zijn analyses 3 en 4 weergegeven. De waardes boven de 832 MHz zijn van belang voor LTE terminals bij een FDD-indeling: • Het aantal locaties met storing in afwezigheid van LTE terminals is 1,6% (rode gestippelde lijn); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals is < 2%, behalve wanneer de LTE terminals op een hogere frequentie werken (tot ca 8% van de locaties); • Het aantal locaties met storing in aanwezigheid van LTE terminals en aanvullende LTE-filtering in de DVB-T antenne/ontvanger is < 2%. Afhankelijk van de gekozen simulatie scenario’s neemt de storing op portable indoor DVB-T ontvangst als gevolg van de introductie van LTE terminals vrijwel niet toe. Hierbij is het wel van belang om op te merken dat additionele LTE filtering door de DVB-T ontvanger noodzakelijk is. Indien dit niet het geval is kan de storing (afhankelijk van de LTE frequentie) toenemen tot ruim 8%.

Pagina 31 van 49

862


6

Andere aspecten

6.1

Actieve antennes Alle bovenstaande analyses zijn uitgevoerd op basis van DVB-T set-top boxen en normale DVB-T antennes, waar geen actieve versterking in de antenne is ingebouwd. In de praktijk worden vaak zogenaamde actieve antennes toegepast waarbij er een breedbandversterker in de antenne is geplaatst. Hiermee kan in sommige gevallen de DVB-T ontvangst worden verbeterd. Momenteel worden alle DVB-T ontvangers van Digitenne geleverd met een actieve antenne. Dit is voor zover is na te gaan ook altijd het geval geweest. Er zijn geen gegevens in de literatuur gevonden over de effecten van deze actieve antennes op mogelijke verstoring door LTE (of ander gelijksoortige signalen). Het is echter zeer waarschijnlijk dat de breedbandversterkers in actieve antennes gevoeliger zijn voor storing als gevolg van overloading dan antennes zonder breedbandversterker. Veel van de huidige actieve antennes zijn voorzien van een zogenaamd GSM-filter. Dit is noodzakelijk aangezien er tussen het einde van de huidige TV-band (862 MHz) en het begin van de GSM-band (880 MHz) slechts 18 MHz aan quard band zit. Actieve antennes worden zowel binnenshuis als buitenshuis toegepast. Bij de toepassing buitenshuis neemt de kans op overloading of andere storing als gevolg van LTE basisstations weer toe, terwijl dan juist weer de kans op verstoring door binnenshuis gebruikte LTE terminals weer afneemt. Hoewel de effecten van de LTE basisstations en terminals op DVB-T ontvangst met actieve antennes niet valt te kwantificeren zonder nader onderzoek (metingen) naar het gedrag van de breedbandversterkers in de DVB-T antennes, is het erg waarschijnlijk dat deze actieve antennes een zwakke schakel vormen. Om deze overloading of andere problemen te voorkomen, zijn DVB-T antennes die voorzien zijn van een ‘ LTE-filter’ noodzakelijk.

6.2

Indoor repeaters In de praktijk kunnen zowel DVB-T als LTE repeaters of micro/pico/femtocellen worden gebruikt. Dit zou in sommige gevallen ongewenste verstoringen kunnen geven, afhankelijk van de lokale situatie. De stooreffecten zullen echter gezien het lage vermogen van deze repeaters en cellen zeer beperkt blijven in omvang.

Pagina 32 van 49


6.3

LTE filtering Het filteren van ongewenste LTE signalen uit het DVB-T signaal is mogelijk door gebruik te maken van extra filtering direct na de DVB-T ontvangstantenne (of in de DVB-T ontvangstantenne in het geval van actieve antennes) en/of in de DVB-T ontvanger. Door dit filter worden de signalen boven de 790 MHz verzwakt en zullen deze ongewenste signalen minder snel storing veroorzaken. In hoofdstukken 4 en 5 wordt er bij de analyse van uitgegaan dat deze filters de signalen boven de 790 MHz direct met 20 dB verzwakken. Gezien de kleine guardband van 1 MHz tussen DVB-T tot 790 MHz en de LTE basisstations direct vanaf 791 MHz, is het wellicht niet eenvoudig om daadwerkelijk deze 20 dB verzwakking te realiseren voor de LTE basisstations op de laagste frequenties direct vanaf 791 MHz. In CEPT rapport 30 [10] is een voorbeeld aangegeven waarbij is uitgegaan van een praktisch en goedkoop filter. Hiermee is deze 20 dB filtering pas te realiseren boven de 805 MHz. In een recente studie [14] en presentatie [15] van Ofcom wordt ook aangegeven dat ook bij betere filters deze 20 dB verzwakking niet gerealiseerd wordt voor LTE signalen direct boven de 791 MHz.

Pagina 33 van 49


7

Methodes om storing te voorkomen en/of te verhelpen

Er is een aantal methodes om storing van LTE op DVB-T te voorkomen of, indien zich daadwerkelijk storing voordoet, te verhelpen. Al deze methodes bestaan uit het verminderen van storende LTE signalen in de DVB-T ontvanger of het verbeteren van de verhouding tussen het gewenste (DVB-T) en ongewenste signaal (LTE). Storing door LTE op DVB-T zal zich pas voordoen na ontwerp en implementatie van het LTE netwerk. Gezien de specifieke oorzaken en situaties waarbij zich storing kan voordoen is het ook pas na de implementatie van het LTE netwerk mogelijk om specifieke detailoplossingen te realiseren. In de diverse rapporten (CEPT rapport 23 [8], CEPT rapport 30[10]) worden verschillende methodes beschreven om storing door LTE op DVB-T op te lossen: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Het verschil tussen LTE en DVB-T signaalsterkte beperken; cross-polarisatie toepassen; LTE basisstation vermogen omlaag; LTE basisstation-zendantenne aanpassen; DVB-T vermogen verhogen; extra LTE filtering in de DVB-T ontvanger/antenne; Additionele filtering in LTE-basisstation/het toepassen van een kritisch masker.

Ad. 1 Er zijn twee methodes om het verschil in signaalsterkte tussen DVB-T en LTE te beperken. Ten eerste kunnen LTE basisstations op dezelfde locatie als de DVB-T basisstations worden geplaatst. Een tweede oplossing is het plaatsen van zogenaamde DVB-T gapfillers op de locaties van LTE basisstations. Hiermee zijn uiteraard kosten verbonden. Het is pas in een late fase van het ontwerp van een LTE netwerk of zelfs pas na uitrol van een LTE netwerk aan te geven op welke locaties het plaatsen van een DVB-T gapfiller een oplossing kan zijn voor problemen. In beide situaties kan de storing zoals beschreven in hoofdstuk 4.2 (interferentie van LTE basisstation op DVB-T door een te lage C/I verhouding) worden voorkomen. Ad. 2 Bij cross-polarisatie wordt een ontkoppeling tussen LTE en DVB-T bereikt door verschillende antenne-polarisaties toe te passen. Voor portable en mobiele DVB-T onvangst, in combinatie met mobiele LTE-terminals, is de polarisatie van zowel de LTE als DVB-T signalen variabel. Deze methode zal in de praktijk niet werkbaar zijn. Ad. 3 Het verlagen van het vermogen van de LTE basisstations op kritische locaties zal tot gevolg hebben dat de storing zoals beschreven in hoofdstukken 4.1 en 4.2 zal verminderen. Hierbij is echter ook van toepassing dat pas in een late fase van het ontwerp van een LTE netwerk of zelfs pas na uitrol van een LTE netwerk is aan te geven of dit een oplossing kan zijn voor problemen.

Pagina 34 van 49


Ad. 4 Hiermee wordt het door een LTE basisstation uitgezonden vermogen in bepaalde richtingen geoptimaliseerd (=verlaagd) teneinde storing zoals beschreven in hoofdstukken 4.1 en 4.2 te verminderen. Hierbij is echter ook van toepassing dat pas in een late fase van het ontwerp van een LTE netwerk of zelfs pas na uitrol van een LTE netwerk is aan te geven of dit een oplossing kan zijn voor problemen. Ad. 5 Het verhogen van het DVB-T vermogen heeft tot effect dat de storing zoals beschreven in hoofdstuk 4.2 zal verminderen. Dit moet echter binnen de internationale DVB-T afspraken passen. Hierbij is echter ook van toepassing dat pas in een late fase van het ontwerp van een LTE netwerk of zelfs pas na uitrol van een LTE netwerk is aan te geven of dit een oplossing kan zijn voor problemen. Ad. 6 Het toepassen van extra LTE-filtering in de DVB-T ontvanger en/of antenne, zal tot gevolg hebben dat LTE signalen met minder nivo de DVB-T ontvanger bereiken. Het toepassen van LTE-filtering zal de storingen zoals beschreven in hoofdstukken 4.1, 4.2, 5.1 en 5.2 verminderen. De vermindering van de storing zoals beschreven in hoofdstukken 4.1 en 4.2 (storing door LTE basisstations) is echter afhankelijk van de karakteristieken van het toegepaste filter in de DVB-T antenne en/of ontvanger. Diverse rapporten [14,15] geven de indicatie dat afdoende filtering van LTE basisstations direct boven de 791 MHz (791-796, 796-801, 801-806) mogelijk niet met eenvoudige filters te realiseren is. Het gevolg hiervan is dat storing door LTE basisstations op een ‘lage’ frequentie (791-806) niet verholpen kan worden door een LTE filter. Digitenne levert hun DVB-T ontvangers overigens met actieve ontvangstantennes. Indien er gebruik wordt gemaakt van een actieve ontvangstantenne verschuift het probleem van de DVB-T ontvanger (set-top box) naar de actieve ontvangstantenne. Er zijn geen metingen verricht aan actieve ontvangstantennes, maar het is te verwachten dat dit een zwakke schakel is in de DVB-T ontvangst. Het vervangen van de actieve DVB-T ontvangstantenne met een LTE-filter zal in veel gevallen noodzakelijk zijn. Ad. 7 Bepaalde vormen van storing kunnen opgelost worden door de door LTE basisstations uitgestraalde energie buiten de band 790 – 862 MHz te verminderen. Het gaat hierbij om de storingen zoals beschreven in hoofdstukken 4.2 en 5.2. Het is echter niet zeker in hoeverre dit praktisch realiseerbaar is. Overigens wordt in het commissiebesluit 2010/267/EU van 6 mei 2010 [1] reeds opgenomen hoeveel deze signalen onderdrukt moeten zijn. Voor LTE basisstations worden drie mogelijke niveaus genoemd. Voor de berekeningen in deze rapportage is reeds de strengste waarde gebruikt.

Pagina 35 van 49


In de volgende tabel wordt een overzicht gegeven welke methode kan worden toegepast om de diverse storingen op te lossen: Storingsproblematiek Hoofdstuk Hoofdstuk Hoofdstuk Hoofdstuk Oplossingsmethode 4.1 4.2 5.1 5.2 1 Nee Ja Nee Nee 2 Nee Nee Nee Nee 3 Ja Ja Nee Nee 4 Ja Ja Nee Nee 5 Nee Ja Nee Nee 6 Ja/Nee9 Ja/Nee9 Ja Ja 7 Nee Ja Nee Ja Tabel 11: overzicht van stoormechanismes en oplossingsmethodes.

9

De storingsproblematiek uit hoofdstuk 4.1 en 4.2 van LTE basisstations met een lage frequentie (dichtbij de 791 MHz) valt mogelijk niet op te lossen door eenvoudige LTE filters toe te passen bij de DVB-T ontvanger. In dat geval dient de storingsproblematiek uit hoofdstuk 4.1 en 4.2 te worden opgelost met oplossingsmethodes 3 (LTE basisstation vermogen omlaag), 4 (LTE basisstationzendantenne aanpassen) en/of 7 (additionele filtering in LTE-basisstation/het toepassen van een kritisch masker aan de LTE-zendzijde).

Pagina 36 van 49


Bijlage 1: gebruikte afkortingen en verklarende woordenlijst

CEPT dBm ECN FDD ITU JTG5/6 kHz LTE MHz SE42 TG4 UHF

European Conference of Postal and Telecommunications Administrations dB milliwatt Electronic Communication Network Frequency Division Duplex International Telecommunication Union Joint Task Group 5/6 van de ITU kiloHertz Long Term Evolution MegaHertz Werkgroup SE42 van de CEPT TaskGroup 4 van de ECC Ultra High Frequency

Pagina 37 van 49


Bijlage 2: referenties

[1] Besluit 2010/267/EU van de Europese Commissie van 6 mei 2010: http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32010D0267:EN:NOT [2] Report on the fifth and final meeting of joint task group 5-6 (Geneva, 30 April – 7 May 2010), document 5-6/180-E, 4 June 2010, http://www.itu.ch [3] Annex 1 to joint task group 5-6 chairman’s report: Draft CPM text on WRC-12 agenda item 1.17, Annex 1 to document 5-6/180-E 26 May 2010, http://www.itu.ch [4] Annex 6 to joint task group 5-6 chairman’s report: methodologies (including interference objectives) for sharing studies between the mobile service, on the one hand, and the terrestrial broadcasting, on the other hand, in the band 790862 MHz, Annex 6 to document 5-6/180-E 20 May 2010, http://www.itu.ch [5] Annex 9 to joint task group 5-6 chairman’s report: JTG5-6 compendium, Annex 9 to document 5-6/180-E 21 May 2010, http://www.itu.ch [6] CEPT report 21: Report A from CEPT to the European Commission in response to the Mandate on: “Technical considerations regarding harmonisation options for the Digital Dividend”, “Compatibility issues between “cellular / low power transmitter” networks and “larger coverage / high power / tower” type of networks”, 1 July 2008, http://www.ero.dk [7] CEPT report 22: Report B from CEPT to the European Commission in response to the Mandate on: “Technical considerations regarding harmonisation options for the Digital Dividend”, “technical feasibility of harmonising a sub-band of bands IV and V for fixed/mobile application (including uplinks), minimising the impact on GE06”, 1 July 2008, http://www.ero.dk [8] CEPT report 23: Complimentary report to report B from CEPT to the European Commission in response to the Mandate on: “Technical considerations regarding harmonisation options for the Digital Dividend”, “technical options for the use of a harmonised sub-band in the band 470 – 862 MHz for fixed/mobile application (including uplinks)”, 1 July 2008, http://www.ero.dk [9] CEPT report 30: Report from CEPT to the European Commission in response to the Mandate on: “The identification of common and minimal (least restrictive) technical conditions for 790 – 862 MHz for the digital dividend in the European Union”, 30 October 2009, http://www.ero.dk [10] ECC report 148: “Measurements on the performance of DVB-T receivers in the presence of interference from the mobile service (especially from LTE)”, Marseille, June 2010. [11] Progira report “Interference from future mobile network services in frequency band 790 – 862 MHz to digital TV in frequencies below 790 MHz”, 2 May 2009. [12] ECC report 138 “Measurements on the performance of DVB-T receivers in the presence of interference from the mobile service (especially from UMTS)”, Ljubljana, September 2009/Marseille, June 2010; [13] Report ITU-R SM.2028-1: “Monte Carlo simulation methodology for the use in sharing and compatibility studies between different radio services or systems”, ITU 2001-2002.

Pagina 38 van 49


[14] Ofcom, “Technical analysis of interference from mobile network base stations”, 10 June 2011, http://stakeholders.ofcom.org.uk/binaries/consultations/dtt/annexes/Technical -Report.pdf [15] Ofcom presentation at the EBU, “Considerations related to the licensing of the 800 MHz band in the UK”, Reza Kirimi, 7 October 2010, http://tech.ebu.ch/docs/events/ecs10/presentations/ebu_ecs10_workshop_kari mi.pdf [16] Strategische nota mobiele communicatie, Ministerie van Economische Zaken, Landbouw en Innovatie, december 2010, http://www.rijksoverheid.nl/bestanden/documenten-enpublicaties/notas/2010/12/10/strategische-nota-mobielecommunicatie/microsoft-word-strategische-nota-mobiele-communicatie.pdf [17] Website Agentschap Telecom over de multibandveiling, http://www.agentschaptelecom.nl/onderwerpen/mobielecommunicatie/Multibandveiling

Pagina 39 van 49


Bijlage 3: gehanteerde waarden voor vaststellen LTE TS baseline waarden

vaste DVB-T ontvangst: Digital Television Tower Parameter

Environment

Value

Units

EIRP

Urban

72.15

dBm/(8 MHz)

Rural

79.15

dBm/(8 MHz)

Cell radius

Antenna height

Urban

28.715

km

Rural

49.588

km

Urban

100

metres

Rural

200

metres

Antenna down-tilt

N/A

Antenna pattern

N/A

0

degrees

See pattern below

1°

gξ,(TT)(δξ) 7° Pattern 1 -11 10° Pattern 2

3° -14

Pagina 40 van 49


TV Receiver Parameter

Value

Receiver minimum SINR Noise figure Noise equivalent bandwidth

21

dB

7

dB

7.6

Antenna gain (including feeder loss)

9.15

Antenna height

10

Antenna pattern

Units

MHz dBi metres

See pattern below 20°

gθ,(TV)(δθ) gϕ,(TV)(δϕ) 60°

TS Transmitter Parameter EIRP Antenna height Antenna pattern

Value 23 1.5

Unit dBm/(10 MHz) metres

Omni-directional

General Parameter

Value

Unit

Frequency

786

MHz

Wanted link standard deviation

5.5

dB

Unwanted link standard deviation

3.5

dB

Voor protable DVB-T ontvangst zijn de volgende gegevens gebruikt: Digital Television Tower Parameter

Value

Units

EIRP

79.15

dBm/(8 MHz)

Cell radius Antenna height Antenna down-tilt Antenna pattern

10.583 200 0

km metres degrees

See pattern below

Pagina 41 van 49


1°

gξ,(TT)(δξ) 7° Pattern 1 -11 10° Pattern 2

3° -14

TV Receiver Parameter Receiver minimum SINR Noise figure Noise equivalent bandwidth Antenna gain (including feeder loss) Antenna height Antenna pattern

Value

Units

17

dB

7

dB

7.6 2.15 1.5

MHz dBi metres

Omni-directional

TS Transmitter Parameter EIRP Antenna height Antenna pattern

Value 23 1.5

Unit dBm/(10 MHz) metres

Omni-directional

General Parameter

Value

Unit

Frequency

786

MHz

Wanted link standard deviation

5.5

dB

Unwanted link standard deviation

3.5

dB

-8.0

dB

5.5

dB

Wall loss Wall loss standard deviation

Pagina 42 van 49


Bijlage 4: DVB-T verzorgingsberekeningen kanaal 60 Drenthe

Figuur 10: Portable indoor verzorging DVB-T kanaal 60 Drenthe. • Het aantal inwoners dat portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 28172; • De oppervlakte waarbinnen portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 258 km2.

Figuur 11: portable indoor DVB-T verzorging kanaal 60 Drenthe inclusief LTE. • Het aantal inwoners dat portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 21224; • De oppervlakte waarbinnen portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 240 km2 .

Pagina 43 van 49


Figuur 12: portable indoor DVB-T verzorging kanaal 60 Drenthe inclusief LTE en extra LTE filtering in de DVB-T ontvanger/antenne. • Het aantal inwoners dat portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 27056; • De oppervlakte waarbinnen portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 257 km2.

Figuur 13: Portable outdoor verzorging DVB-T kanaal 60 Drenthe. • Het aantal inwoners dat portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 173597; • De oppervlakte waarbinnen portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 1268 km2.

Pagina 44 van 49


Figuur 14: portable outdoor DVB-T verzorging kanaal 60 Drenthe inclusief LTE. • Het aantal inwoners dat portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 96596; • De oppervlakte waarbinnen portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 1155 km2 .

Figuur 15: portable outdoor DVB-T verzorging kanaal 60 Drenthe inclusief LTE en extra LTE filtering in de DVB-T ontvanger/antenne. • Het aantal inwoners dat portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 168796; • De oppervlakte waarbinnen portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 1262 km2.

Pagina 45 van 49


Bijlage 5: DVB-T verzorgingsberekeningen DVB-T kanaal 60 Noord-Brabant

Figuur 16: Portable indoor verzorging DVB-T kanaal 60 Noord-Brabant • Het aantal inwoners dat portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 513775; • De oppervlakte waarbinnen portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 270 km2.

Figuur 17: Portable indoor verzorging DVB-T kanaal 60 Noord-Brabant inclusief LTE • Het aantal inwoners dat portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 196585; • De oppervlakte waarbinnen portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 150 km2. Pagina 46 van 49


Figuur 18: Portable indoor verzorging DVB-T kanaal 60 Noord-Brabant inclusief LTE en extra LTE filtering in de DVB-T ontvanger/antenne • Het aantal inwoners dat portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 482903; • De oppervlakte waarbinnen portable indoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 259 km2.

Figuur 19: Portable outdoor verzorging DVB-T kanaal 60 Noord-Brabant • Het aantal inwoners dat portable outdoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 1415946; • De oppervlakte waarbinnen portable outdoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 1404 km2. Pagina 47 van 49


Figuur 20: Portable outdoor verzorging DVB-T kanaal 60 Noord-Brabant inclusief LTE • Het aantal inwoners dat portable outdoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 549535; • De oppervlakte waarbinnen portable outdoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 846 km2.

Figuur 21: Portable outdoor verzorging DVB-T kanaal 60 Noord-Brabant inclusief LTE en extra LTE filtering in de DVB-T ontvanger/antenne • Het aantal inwoners dat portable outdoor DVB-T ontvangst (>95%) heeft is 1337933; • De oppervlakte waarbinnen portable outdoor DVB-T ontvangst (>95%) mogelijk is, is 1364 km2. Pagina 48 van 49


Bijlage 6: propagatiecurves

De volgende figuur bevat de drie propagatiecurves die in dit rapport gebruikt zijn. Het gaat om de volgende drie curves: 1. ‘Free space’ of vrije ruimte propagatie; 2. ‘Modified Hata’ propagatie, gebruikt voor mobiele systemen. Dit Propagatiemodel is beschreven in ITU-R SM.2028-1 [4]. In de figuur is de propagatie berekend voor stedelijk gebied, een basis-station antennehoogte van 30 meter, een terminal-antennehoogte van 1,5 meter en een frequentie van 822 MHz; 3. JTG 5/6 hybride Propagatiemodel [5], bestaande uit het modified Hata model tot 100 meter, ITR-R P.1546-3 vanaf 1000 meter en een interpolatie tussen 100 en 1000 meter. In de figuur is dit berekend voor stedelijk gebied, een basis-station antennehoogte van 30 meter, een terminal-antennehoogte van 1,5 meter en een frequentie van 822 MHz.

Pad-dempingen voor diverse modellen

20

Free space Modified Hata (ITU-R SM.2028-1) (Tx 30m, Rx 1,5m), 822MHz, Urban interpolatie 'modified Hata' en 'ITU-R P.1546-3' tussen 100 en 1000 meter volgens JTG5/6

Gemiddelde pad demping (dB)

40

60

80

100

118

120

140 1

10

100

1000

Horizontale afstand (in meters)

Pagina 49 van 49

Effecten van de introductie van LTE in de 800 MHz band op DVB-T

Recommend Documents