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Messtechnische Untersuchung

Messtechnische Untersuchung der Auswirkungen von Broadband Wireless Access-Systemen auf DVB-T und DVB-C im Frequenzbereich um 750 MHz

Im Dezember startete die Medienanstalt Berlin-Brandenburg (MABB) gemeinsam mit T-Mobile ein Pilotprojekt im nordbrandenburgischen Wittstock/Dosse. Dabei sollen insbesondere Fragen der Nutzbarkeit von Frequenzen, die dem Rundfunkdienst für DVB-T zugewiesen sind und die in vielen Breitbandkabelnetzen für DVB-C genutzt werden, zur Verbesserung der Internetanbindung in ländlichen Räumen untersucht werden. Zur Anwendung kommt dabei ein auf den Frequenzbereich 742 MHz - 750 MHz adaptiertes kommerzielles 3G TD-CDMA-System. Vergleichbare Systeme befinden sich anderenorts (z. B. in der Tschechischen Republik) in anderen Frequenzlagen (z. B. 450 MHz – 470 MHz) im Regelbetrieb.

Die Bundesnetzagentur hat an und mit den in diesem Projekt eingesetzten Komponenten Messungen durchgeführt, um potenzielle Einwirkungen auf typische Rundfunkempfangsgeräte (terrestrisch wie im Kabel) messtechnisch zu erfassen. Auch die hierfür erforderliche differenzierte Erfassung der Empfangseigenschaften der typischer Weise eingesetzten Rundfunkempfangsgeräte wurde vorgenommen. Zusätzlich wurde mit CIFDM ein weiteres Equipment mit einer neuartigen Modulation vermessen, das in einem weiteren Projekt zum Einsatz kommen wird.

Die vorliegende Messuntersuchung soll vorrangig Rückschlüsse auf situationsbedingte Problemstellungen in der Implementierung eines neuen Dienstes im Rundfunkdienstbereich aus einem unvoreingenommenen Blickwinkel erlauben. Sie ermöglicht dies, indem sie eine eindeutige Differenzierung nach Kategorien bzw. Klassen von Rundfunkempfangsgeräten untersucht und im Ergebnis bestätigt. Unscharfe Schlussfolgerungen aus den üblichen "worst case"- bzw. "best case"-Szenarien können vermieden werden.

Zudem ist die Vorbereitung verallgemeinernder Rahmenregelungen für die Entkopplung von Funkdiensten an einer gemeinsamen Bandgrenze aufgrund der untersuchten Geräte nicht Gegenstand der vorliegenden Studie.

Die betrachtete Breitbandtechnik ist nicht identisch mit der zukünftigen LTE-Technik. Rückschlüsse hinsichtlich der tatsächlichen technischen Eigenschaften der zukünftigen Geräte im Frequenzbereich 790 MHz – 862 MHz sind deshalb grundsätzlich kaum belastbar. Die vorliegende Studie analysiert jedoch die Wirkung ganz konkreter Breitbandgeräte auf den Rundfunkempfang im gleichen Frequenzbereich wie der Rundfunk selbst. Erfahrungsgemäß dürfte sich die für LTE vorgesehene frequenztechnische Entkopplung positiv auf die potenziellen Störbeziehungen zum Rundfunkempfang unterhalb von 790 MHz auswirken.

Die gewonnenen Ergebnisse sind für die jeweiligen technischen Eigenschaften der Geräte objektiv und zudem unabhängig von bestimmten Anwendungs- bzw. Empfangssituationen. Einschätzungen, ab welcher Entfernung aktuell am Markt befindliche DVB-T-Empfangsgeräte in konkreten Empfangssituationen jedenfalls ungestört betrieben werden können, bedingen weitere, in der Regel weitaus weniger objektive oder zu verallgemeinernde Annahmen. Aus diesem Grund wurde der vorliegende Messbericht nicht auf solche weniger scharf zu fassenden Aussagen ausgedehnt.

Als Ergebnisse sind festzuhalten:

Der begrenzte Störabstand von DVB-T Empfängern kann grundsätzlich bei entsprechend geringem räumlichem Abstand zu einem BWA700-Sender (Basisstation wie Teilnehmergerät) zu Störungen bis hin zum Ausfall des Empfanges führen. Umgekehrt kann durch ausreichende räumliche Entkopplung oder geeignete Abschattung zumindest in Empfangsgebieten mit ausreichend hoher Empfangsfeldstärke des Rundfunks ein Miteinander beider Anwendungen in den meisten Fällen erreicht werden.
Die möglichen störungsfreien Abstände hängen wesentlich vom konkreten Störszenario ab und können keinesfalls pauschal angegeben werden. Entscheidend hierfür sind Faktoren wie Nähe zum Nutzsender, portabler oder fester Empfang, Frequenzversatz zwischen Nutz- und Störsignal sowie der verwendete Empfängertyp.
USB/PCMCIA- Empfänger haben generell die schlechteste Immunität gegenüber derartigen Störungen und sind am ehesten übersteuert. Settop-Boxen sowie in moderne Flachbildfernseher integrierte Empfänger sind wesentlich störresistenter. Am unempfindlichsten gegen BWA700-Störungen haben sich die Handys mit eingebautem DVB-T Empfänger gezeigt.
Die hier getesteten aktiven Antennen verschlechtern nicht nur die Empfindlichkeit einer nachgeschalteten Settop-Box, sondern auch deren Störresistenz.
Das hier gemessene CIFDM-System erlaubt im Gleich- und Nachbarkanal etwa 10 dB höhere Störpegel als das CDMA-System.
Die maximalen Störpegel sind bei den hier gemessenen Variationen des Nutzsignals (16QAM bzw. 64QAM) etwa gleich hoch. Der jeweils schlechtere Störabstand wird durch das benötigte höhere Nutzsignal in etwa ausgeglichen.
Das Timing der TDD-Störsignale, also die Länge der Bursts, hat auf den Störabstand keinen großen Einfluss. Vielmehr ist der innerhalb einer relativ großen Mittelungszeit herrschende maximale Störpegel entscheidend. Aus dem gleichen Grund verbessert sich die Interferenzsituation auch nicht bei dynamischer Leistungsregelung (TPC).
Das Problempotenzial bei der Implementierung kann durch geeignete frequenzplanerische Maßnahmen entscheidend reduziert werden. Dazu gehört neben einer lokal ausreichenden frequenztechnischen Entkopplung auch der Vorhalt von genügend Feldstärke für den DVB-T-Empfang. Störungen durch eine Einstrahlung des BWA 700-Signals in das (TV-)Breitbandkabelnetz sind bei einer dem Standard entsprechenden Kabelschirmung (sogar deutlich unter der technisch aktuell möglichen) nicht zu erwarten. Einflüsse auf die Betriebsmodi wurden selbst im Gleichkanalfall nicht festgestellt. Als potenzielle Schwachstelle dieses Vertriebsweges ist daher die evtl. zu geringe Einstrahlfestigkeit mancher verwendeter Empfänger zu vermuten, da das Schirmungsmaß dieser Geräte z. T. erkennbar unter demjenigen der Breitbandkabel liegt und sie somit gegenüber der Einstrahlung von terrestrischen Signalen empfindlicher reagieren könnten.