Verträglichkeitsmessungen dig. Rundfunksignale

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1 Verträglichkeitsmessungen dig. Rundfunksignale Ergebnisse der Labormessungen 2007 DRM120/DRM+, HD-Radio und FM-Extra Thomas Hasenpusch, PMD München

2 Verträglichkeitsmessungen: Störszenario Nutzsender Störsender Versorgungsbereich Empfänger (Prüfling) Unterstellte Situation: Empfänger ist nahe am Versorgungsrand, aber evtl. dicht am Störer Thomas Hasenpusch, BNetzA München 2

3 Verträglichkeitsmessungen: Prinzip Nutzsender Reichweite Planung / Vorgabe Zu schützende Feldstärke / Mindestnutzpegel (E Nutz ) Durch Rechnung aus Netzplanung / Vorgabe, ITU-Empfehlung u.s.w. Empfänger (Prüfling) Schutzabstand Messung (abhängig vom Frequenzversatz) Max. Störpegel / max. Störfeldstärke Berechnung (E Nutz Schutzsbstand) Min. Störentfernung oder Berechnung (bei vorgegebener Störleistung) Störsender Max. Störleistung Berechnung (bei vorgegebener Störentfernung) Thomas Hasenpusch, BNetzA München 3

4 Verträglichkeitsmessungen: Messaufbau Schutzabstandsmessung erfordert genau einstellbare und konstante Pegel am Empfängereingang Dies ist nur im Labor möglich, nicht im Feld Reproduzierbarkeit nur so gewährleistet Combiner / Richtkoppler Nutzsignal Kabel Kabel Störsignal Ant.- Eingang Empfänger / Prüfling Audio / Daten / Anzeige Analyse Thomas Hasenpusch, BNetzA München 4

5 Verträglichkeitsmessungen: Messablauf Definition eines Störkriteriums (Absprache mit Betreiber, ITU- Empfehlungen) Anlegen eines Nutzpegels (ca. 10 db über Mindestpegel oder ITU- Empfehlungen) Erhöhen des Störpegels bis Störkriterium eintritt Schutzabstand ist Nutzpegel - Störpegel Thomas Hasenpusch, BNetzA München 5

6 Durchführung: Organisation Beteiligte: Name Hasenpusch, Thomas Effinger, Roland Schad, Felix Rosenbaum, Mark Steil, Prof. Dr. Andreas Günzel, Helmut Waal, Albert Organisation BNetzA München BNetzA Konstanz FH Kaiserslautern TU Kaiserslautern FH Kaiserslautern DFS UNI Hannover Labormessungen: Zwischen Juli und August 2007 in der FH Kaiserslautern und DFS Langen Thomas Hasenpusch, BNetzA München 6

7 Nutz- und Störsignale Untersuchte Nutzsignale: BOS (Schmalband-FM) Flugnavigation (VOR und ILS Localizer) FM Rundfunk (Stereoempfang und RDS) Untersuchte Störsignale DRM120 / DRM+ HD-Radio FM-Extra FM Rundfunk (zum Vergleich) Thomas Hasenpusch, BNetzA München 7

8 Empfänger FM-BC: 7 Geräte verschiedenster Typen (repräsentativ) BOS: 6 Geräte verschiedenster Typen (repräsentativ) ILS/VOR: Je ein Gerät (nicht repräsentativ) Thomas Hasenpusch, BNetzA München 8

9 Störkriterien FM-BC: Verschlechterung des bewerteten Audio S/N von 56 db auf 50 db (ITU-R BS.641), bei RDS: erste Bitfehler BOS: Verschlechterung des SINAD unter 20 db (FTZ 17TR2049) oder Nicht-Öffnen der Rauschsperre (Rauschsperrenstörung) VOR/ILS: Streuung der Kurswerte 2 σ (entspricht 0,3 Fehlanzeige an analogen Instrumenten) oder Setzen des Flaggensignals (ITU-R IS.1140) Thomas Hasenpusch, BNetzA München 9

10 Störsignale: DRM120 / DRM+ Rein digitale Übertragungsverfahren Modulation COFDM HF-Bandbreite: 100 khz Unterschied zwischen DRM120 und DRM+: verschiedene Parameter und CREST-Faktor Besonderheit: Volle Leistung bis an die Kanalgrenze Thomas Hasenpusch, BNetzA München 10

11 Störsignale: HD-Radio Hybrides Übertragungsverfahren: digitale DSB-Blöcke zusätzlich zum analogen FM- Signal Modulation der DSB- Blöcke: COFDM HF-Bandbreite: 400 khz Besonderheit: Doppelte Breite des HF- Signals im Vergleich zum analogen FM- Signal passt nicht in das deutsche Planungsraster Lower DSB block upper DSB block Analogue FM signal Offset khz khz 0 Hz khz khz Thomas Hasenpusch, BNetzA München 11

12 Störsignale: FM-Extra Digitales Signal wird dem Multiplexsignal zusätzlich eingespeist und mit auf den Hauptträger moduliert Frequenzbereich des FM-Extra Signals: khz Starke Ähnlichkeit mit DARC / Swift / Zenith Besonderheit: Durch die gemeinsame FM- Modulation kaum Verbreiterung des HF- Spektrums Spec trum mag nitud e RDS L + R L R lower L R upper FMeXtra FM baseband frequency (khz) Thomas Hasenpusch, BNetzA München 12

13 Störmechanismen: Beispiel DRM+ ->VOR/ILS Bandbreite des Flugfunk- Frontends A Empfindlichkeit des Flugfunkempfängers 107,9 MHz 108 MHz 108,1 MHz Flugfunk- Kanal Störung durch DRM+ Seitenband F Störung durch Seitenbandrauschen des DRM+- Senders im Flugfunkkanal Störung durch großen DRM- Nutzpegel abseits vom Flugfunkkanal (Übersteuerung des Empfängers) Thomas Hasenpusch, BNetzA München 13

14 Ergebnisse für FM- Empfang 60 db Protection ratios for FM stereo reception 50 db 40 db 30 db ITU BS.412 FM broadcast DRM120 filtered DRM+ (Rx1 only) HD-Radio protection ratio 20 db 10 db 0 db -10 db -20 db -30 db -500 khz -400 khz -300 khz -200 khz -100 khz 0 khz 100 khz 200 khz 300 khz 400 khz 500 khz frequency separation Thomas Hasenpusch, BNetzA München 14

15 Ergebnisse für FM- Empfang 1. DRM120/DRM+ als Störer Bis 200 khz Versatz: Störwirkung etwa gleich mit FM Ab 200 khz Versatz: tendenziell höheres Störpotential, aber stark abhängig vom Empfänger (zwischen 0 und 20 db schlechter als FM) 2. HD-Radio als Störer Bis 200 khz Versatz: Störwirkung wesentlich stärker als FM (bis zu 20 db) Ab 200 khz Versatz: tendenziell höheres Störpotential, aber stark abhängig vom Empfänger 3. FM-Extra als Störer Störwirkung nicht gemessen, kann aber gleich der von FM gesetzt werden Thomas Hasenpusch, BNetzA München 15

16 Spektrumaufnahmen: FM- Empfang Beispiel: FM gestört durch FM und DRM (200 khz Versatz) Ref -28 d Bm * A tt 0 db * RBW 1 k Hz * VBW 10 kh z * SWT 7.2 s M ar ker 3 [T3 ] dbm MHz 1 RM * VIEW M ar ker 1 [T1 ] dbm MHz M ar ker 2 [T1 ] dbm MHz A 3 RM * VIEW FM- Störer (grün) -9 0 Nutzsender DRM+/DRM120- Störer (blau) Ce nter 87.7 MHz 71 khz/ Span 710 kh z Thomas Hasenpusch, BNetzA München 16

17 Spektrumaufnahmen: FM- Empfang Beispiel: FM gestört durch FM und HD-Radio (200 khz Versatz) Ref RM * VIEW -60 d Bm * Att 0 db 1 * RBW 1 k Hz VBW 10 khz * SWT 7.2 s 3 M arker 3 [T3 ] dbm MHz M arker 1 [T1 ] dbm MHz D elta 2 [T1 ] db khz * A 3 RM * VIEW FM- Störer (grün) -90 Nutzsender HD-Radio Störer (blau) Center 87.8 MHz 71 khz/ Span 710 kh z Thomas Hasenpusch, BNetzA München 17

18 Ergebnisse für BOS- Empfang Protection ratios for narrowband FM / BOS reception 0 db FM broadcast DRM120 filtered DRM+ -20 db HD-Radio Upper BOS band limit protection ratio -40 db -60 db -80 db -100 db khz khz khz khz khz khz -800 khz -600 khz -400 khz -200 khz 0 khz frequency separation Thomas Hasenpusch, BNetzA München 18

19 Ergebnisse für BOS- Empfang Voraussetzung: gleiche Absenkung der Nebenaussendungen: DRM120/DRM+ als Störer Ab Mindestversatz von 345 khz Störwirkung etwa gleich mit FM HD-Radio als Störer Ab Mindestversatz von 345 khz Störwirkung etwa gleich mit FM FM-Extra als Störer Störwirkung nicht gemessen, kann aber gleich der von FM gesetzt werden Thomas Hasenpusch, BNetzA München 19

20 Spektrumaufnahmen: BOS- Empfang Beispiel: BOS gestört durch DRM+ (200 khz Versatz) DRM+/DRM120- Störer Nutzsender Thomas Hasenpusch, BNetzA München 20

21 Ergebnisse für VOR- Empfang Protection ratios for VOR reception FM broadcast 0 db -20 db FMeXtra DRM120 filtered DRM+ HD-Radio FM broadcast band limit protection ratio -40 db -60 db -80 db -100 db 0 khz 500 khz 1000 khz 1500 khz 2000 khz 2500 khz frequency separation Thomas Hasenpusch, BNetzA München 21

22 Ergebnisse für VOR- Empfang Voraussetzung: gleiche Absenkung der Nebenaussendungen: DRM120/DRM+ als Störer Bis 200 khz Versatz Störwirkung geringer als FM Ab 200 khz Versatz Störwirkung etwa gleich mit FM HD-Radio als Störer Bis 200 khz Versatz Störwirkung wesentlich größer als FM (bis zu 50 db) Ab 500 khz Versatz Störwirkung etwa gleich mit FM FM-Extra als Störer Bis 200 khz Versatz: Störwirkung leicht höher als FM (max. 3 db) Ab 200 khz Versatz: Störwirkung gleich mit FM Thomas Hasenpusch, BNetzA München 22

23 Ergebnisse für ILS- Empfang Protection ratios for ILS localizer reception FM broadcast FMeXtra 0 db -20 db DRM120 filtered DRM+ HD-Radio FM broadcast band limit protection ratio -40 db -60 db -80 db -100 db 0 khz 500 khz 1000 khz 1500 khz 2000 khz 2500 khz 3000 khz frequency separation Thomas Hasenpusch, BNetzA München 23

24 Ergebnisse für ILS- Empfang Voraussetzung: gleiche Absenkung der Nebenaussendungen: DRM120/DRM+ als Störer Bis 1 MHz Versatz Störwirkung etwas größer als FM Ab 1 MHz Versatz Störwirkung etwa gleich mit FM HD-Radio als Störer Bis 300 khz Versatz Störwirkung wesentlich größer als FM Ab 300 khz Versatz Störwirkung etwa gleich mit FM FM-Extra als Störer Störwirkung etwa gleich mit FM (max. 1 db mehr) Thomas Hasenpusch, BNetzA München 24

25 Spektrumaufnahmen: VOR- Empfang Beispiel: VOR gestört durch HD-Radio (200 khz Versatz) Nutzsender Thomas Hasenpusch, BNetzA München 25

26 Störmechanismus: Intermodulation Störung durch Intermodulation eines DRM+- Senders mit anderen starken Rundfunksignalen ( B1- Störung ) A 87,6 MHz 108 MHz Flugfunk- Flugfunk- Kanal F Kanal F Wirkung hauptsächlich im Flugfunkbereich, da Empfänger in der Hauptstrahlungskeule des Störsenders sein können Thomas Hasenpusch, BNetzA München 26

27 IM- Ergebnisse für VOR- Empfang VOR intermodulation (FM immunity): course interference for participating frequencies of 107.9, and MHz -72 db -70 db -71 db -70 db protection ratio -68 db -66 db -64 db -67 db -64 db -64 db -62 db -60 db DRM120 DRM+ HD-Radio FMExtra FM BC (Itelco) Schutzabstand negativ: Höhere Balken bedeuten weniger Störpotential Thomas Hasenpusch, BNetzA München 27

28 IM- Ergebnisse für ILS- Empfang ILS intermodulation (FM immunity): course interference at -86 dbm wanted signal level for 107.5/106.5/105.9 MHz ILS intermodulation (FM immunity): course interference at -79 dbm wanted signal level for / / MHz protection r atio -85 db -84 db -83 db -82 db -81 db -80 db -79 db -78 db -77 db -76 db -75 db -83 db -78 db -77 db DRM120 HD-Radio FM BC (Fxi-250) protection ratio -80 db -78 db -76 db -74 db -72 db -70 db -77 db -75 db -70 db -71 db Schutzabstand negativ: Höhere Balken bedeuten weniger Störpotential -68 db -66 db DRM120 DRM+ FMeXtra FM BC (Itelco) Thomas Hasenpusch, BNetzA München 28

29 Ergebnisse für VOR und ILS- Empfang 1. DRM120/DRM+ als Störer Störwirkung etwa 5 db kleiner als FM 2. HD-Radio als Störer Störwirkung gleich mit FM 3. FM-Extra als Störer Störwirkung gleich mit FM Thomas Hasenpusch, BNetzA München 29

30 Verträglichkeitsmessungen digitale Signale im UKW- Band Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!