Telekonfliktanalys mellan DAB, DVB och HQII, Saturn och Marlin Karina Fors, Kia Wiklundh, Peter Holm

Syfte Underlag i FM diskussioner med Näringsdep/Kulturdep/PTS om framtida frekvensanvändande Frekvensbandet MHz har föreslagits för användning för de civila systemen T-DAB (marksänd digital radio), DVB-T (marksänd digital-TV) och andra generationen DVB-T2 HQII, Saturn och Marlin används på 225 – 400 MHz Frågeställning: Är det möjligt att de civila systemen T-DAB, DVB- T och DVB-T2 kan samexistera med de militära systemen HQII, Saturn och Marlin Uppgift: Utvärdera hur stor påverkan de militära system kan få på T-DAB, DVB-T och DVB-T2

Täckningskartor* Marksänd digitalradio DAB (DAB+) Mottagning i städer Stockholm, Uppsala, Malmö, Göteborg, Luleå 35 % av befolkningen nås av sändningar (sändningar med analoga FM- radionätet ska släckas ned senast 2022) Marksänd digitaltv DVB-T TV1 och TV2 DVB-T2 HD-kanaler 98 % av befolkningen nås av sändningar * TERACOM

Frekvensanvändning DAB: Kanal 13A, B, C, D, E, F 2 block om 5 MHz, MHz och MHz NATO-band för bland annat HQII, Saturn och Marlin, 225 – 400 MHz Frekvens [MHz] Regeringen har avsatt MHz för digitalradio. Det finns ett ökat behov av att flytta vissa tv-sändningar från 700-bandet till förmån för mobila tjänster. En möjlig lösning är att flytta dessa till MHz-bandet. FM förutser ett ökat behov av att använda hela frekvensbandet MHz för att kunna tillgodose taktisk kommunikation för mark, sjö och flygstridskrafter. DAB och DVB är anpassade till frekvensblock om 7 MHz DAB, B = 1.5 MHz, 4 kanaler/block DVB, B = 7 MHz, 1 kanal/block DVB DVB: Kanal 12: MHz DAB: Kanal 12: MHz VHF Band III DAB

Analyserade scenarier DVB DAB DAB HQII, Saturn Markstation: HQII, Saturn, Marlin Radio- eller TV-sändare för DVB-T2 eller DAB Markscenario Luftscenario

*) Öppna uppgifter HQII, Saturn och Marlin * ) HQIISaturnMarlin (UHF) Status SverigeAnvänds idag Köpt in ett begränsat antal för prov och försök Användning, ändamål Kommunikation flyg – mark, secure voice IP-trafik, höjd datatakt, reläande/ad hoc-nät för ökad räckvidd Kommentar Främst för interoperabilitet, men med förmågan används det nu nationellt Samma användningsområde som HQII. Är tänkt att ersätta HQII som börjar bli gammalt. Saturn ger ett bättre störskydd Både nationellt och internationellt, för interoperabilitet främst med Finland som har byggt ut systemet i Östersjön Placering Radiokullar främst vid flygplatser, flygplan och fartyg Kuststationer, fartyg Tekniska data25 kHz, FH-system 25 eller 500 kHz, FF- system

Interferenser från FH-system Frekvens Tid 25 kHz-raster HQII och Saturn hoppar på olika frekvenser i ett 25 kHz- raster => Stör ett flertal underbärvågor hos DAB och DVB-T2 Har olika hoppmönster i olika moder DAB och DVB-T2 använder OFDM bandbredd 1.5 MHz och 7 MHz DAB: 1536 st bärvågor, 1 kHz kanaler DVB-T2: 27265, 244 Hz-kanaler

HQII, Saturn – FH-system *) System Hopptakt [hopp/s] Tid på varje hoppfrekvens [s] Antal hoppfrekvenser Tid för genomgång av alla frekvenser HQII, krigsmod s = 35 min HQII, övningsmod s Saturn, krigsmod µs s Saturn, övningsmod µs s Saturn använder snabbare frekvenshopp än HQII Frekvensband MHz, B = 25 kHz, ger 7000 möjliga 25 kHz-kanaler, i telekonfliktanalysen antar vi att alla kanaler används (minskar graden av påverkan från frekvenshoppssystemen) *) Öppen data, bara ungefärliga värden

Analyserade fall Fallet då HQII eller Saturn är på samma frekvenser som DAB och DVB-T2, ”värsta fall” 1.Tar hänsyn enbart till avsedda frekvenser 2.Tar även med sidobandsemission Tar hänsyn till att HQII och Saturn bara är på DAB/DVB- T2s frekvensband ibland => medelpåverkan Den påverkan man får då Marlin (fix frekvens) använder samma frekvensområde som DAB och DVB-T2 använder, 25 kHz (sidobandsemission), 500 kHz 25 kHz Frekvens Tid 25 kHz-raster 1 2 MIL-STD-461F, RE 103, godkänd emissionsnivå, dämpad 80 dB relativt f c, vi antar dämpningen 70 dB

Arbetsgång System i Matlab för att generera BEP –Systemmodell av DAB och DVB-T2 –Vägt in den påverkan man får från HQII, Saturn och Marlin => vår störningssignal Utifrån systemkrav för DAB och DVB-T2 har vi tagit fram nödvändigt avstånd till HQII, Saturn och Marlin Matlab Modell DAB, DVB-T2 interferenser HQII, Saturn, Marlin BEP Ta fram skyddsavstånd, vid skyddsavståndet kan givna tjänstekrav (BEP) för DAB och DVB-T2 upprätthållas

Tjänstekrav DVB-T2: –Max bitfelshalt för användaren –Max felhändelser: 1 per timme TV-sändningstid för 5 Mbit/s DAB –Tröskel för bra ljud: 5·10 -5 –Failure: –Gränsen sätts ofta till Tjänstekrav ETSI - European Telecommunications Standards Institute

Resultat: Skyddsavstånd till militära system Beräknat nödvändigt avstånd för att inte DAB och DVB-T2 ska få kraftig prestandaförsämring Fall: Mark- och luftscenario Modell av HQII/Saturn Enbart effekt på avsedda frekvenser Även sidobandsegenskaper Marlin fixfrekvenssystem Prestandapåverkan Momentant I medel Skyddsavstånd för att inte förstöra DAB/DVB-mottagning Luft: HQII, Saturn Mark: HQII, Saturn, Marlin Radio- eller TV- sändare för DVB eller DAB Utgår från ett SNR som är i ungefärligen vid gränsen för systemets prestanda eller bättre DVB DAB Antaganden: Sändareffekt 20 W, för HQII och Saturn, 60 W för Marlin Ett nät, flera nät Övriga typiska systemparametrar

Skyddsavstånd Markscenariot sändare placerad i mast vid en markstation Luftscenariot sändare placerad i flygplan DAB Ungefärligen aktuellt LOS- avstånd (värsta fall), 150 km - aktuellt LOS-avstånd (medel) för HQII och Saturn DVB-T2 Aktuellt LOS-avstånd för HQII och Saturn DAB km (värsta fall), 8-30 km (medel) för HQII och Saturn km för Marlin 25 kHz km för Marlin 500 kHz DVB-T km (värsta fall och medel) för HQII och Saturn km för Marlin 25 och 500 kHz LOS-avståndet framtaget för fallet: sändare placerad i flygplan på m höjd mottagarens antenn är 3m hög => LOS-avståndet 400 km

Täckning och LOS-avståndet Marksänd digitalradio Marksänd digitaltv Luftscenariot, HQII, Saturn, exempel på skyddsavstånd (r=400 km), andra nationers Nato-system kan påverka DAB- och DVB- mottagningen i Sverige

Några slutsatser DAB –Utombandsegenskaperna har stor betydelse DVB-T2 –Utombandsegenskaperna har mindre betydelse, får stor påverkan även då dessa inte vägs in –Svårt att uppfylla tjänstekraven I markscenariot kan framtagna skyddsavstånd användas för att definiera skyddszoner runt de militära systemen (svårt att åstadkomma, civila systemens täckning) I luftscenariot får vi mycket stora skyddsavstånd (max LOS). Här behöver vi väga in att flyg och helikopter flyger förbi mottagarna Telekonflikter i luftscenariot svåra att planera bort, i markscenariot lättare eftersom störningskällorna finns på bestämda platser

Skyddsavstånd, markscenariot DAB Skyddsavstånd [km] SNR=8.5 dBSNR=10.5 dBSNR=12.5 dBSNR=14.5 dB Momentan, Saturn, HQII Sidoband Utan sidoband37--- Medel, Saturn, HQII Med sidoband Utan sidoband---- Momentan, Marlin 25 kHz Med sidoband Utan sidoband48--- Momentan, Marlin 500 kHzUtan sidoband DVB-T2 Skyddsavstånd [km] V21 CNR=20.5 dB V21 CNR=22.3 dB V22 CNR=23.3 dB V22 CNR=24.9 dB Momentan, Saturn, HQII Med sidoband Utan sidoband Medel, Saturn, HQII Med sidoband Utan sidoband Momentan, Marlin 25 kHz Med sidoband Utan sidoband Momentan, Marlin 500 kHz Utan sidoband

Skyddsavstånd, luftscenariot DAB Skyddsavstånd [km] SNR=8.5 dBSNR=10.5 dBSNR=12.5 dBSNR=14.5 dB Medelpåverkan, Saturn, HQII Med sidoband 1500* Utan sidoband ---- DVB-T2 Skyddsavstånd [km] V21 CNR=20.5 dB V21 CNR=22.3 dB V22 CNR=23.3 dB V22 CNR=24.9 dB Medelpåverkan, Saturn, HQII Med sidoband 11600*5800*12800*6500* Utan sidoband 7800*4700*8700*5500* * För skyddsavstånd längre än LOS-avståndet på 400 km sätts skyddsavståndet till LOS