1 (63) frekvensutrymme vid övergång till marksänd
2 (63) SAMMANFATTNING I denna studie har vi analyserat möjligheten att, inom frekvensbanden III (VHF) och IV/V (UHF), frigöra spektrum, s.k. dividendkapacitet, för olika tjänster och system baserat på tre olika scenarier: scenario 1 med oförändrad infrastruktur för digital marksänd TV (DVB-T), scenario 2 med mindre förändring av DVB-T-näten och scenario 3 med möjlighet till stora förändringar av DVB-T-näten. I alla 3 scenarierna är dock förutsatt att fem DVB-T-nät (eller en datakapacitet av 110 Mb/s) finns på UHF-bandet till minst 70% av svenska hushållen och att två nationella T-DAB-nät finns på VHF-bandet. Ovanpå detta har dividendkapaciteten beräknats. Studien förutsätter att grannländer utnyttjar sina frekvenser för T-DAB och DVB-T. Deras möjligheter till införandet av dividendsystem har ej utretts. De system/tjänster som studerats är DVB-T/HDTV, DVB-H, MediaFLO, T-DAB/T-DMB, UMTS/MBMS samt WiMAX. Fyra olika svenska regioner har valts ut som referens för analyserna: Skåne som den del av Sverige där det bedömts vara svårast att få loss dividendkapacitet, Örebro respektive Örnsköldsvik som exempel på områden där det är förhållandevis lätt att hitta dividendkapacitet samt Stockholm som är en region som bedömts ligga mellan dessa i svårighet. För varje system/tjänst har i varje region fyra olika referensnät analyserats, från ett relativt glest nät med 50 km sändaravstånd till ett mycket kompakt nät med 2 km sändaravstånd. Studien visar att för system/tjänst som dimensionerats för takantennmottagning (DVB-T och WiMAX) är dividendkapaciteten oftast inte begränsad av störning från systemet utan av störning in mot systemet. Man får då ingen ökad kapacitet om man genom förtätning av näten minskar de egna störnivåerna. Detta visas i resultaten från scenario 1 där dividendkapaciteten för DVB-T på UHF i Skåne blir 4 kanaler (32 MHz) och i Örebro 12 kanaler (96 MHz), oberoende av referensnätets storlek. Dividendkapaciteten för DVB-T på VHF i dessa två regioner är 1 (7 MHz) respektive 7 (49 MHz) kanaler. Av studien framgår också att för system som dimensionerats för portabel utomhusmottagning (DVB-H, MediaFLO, T-DAB/T-DMB och MBMS/UMTS) blir dividendkapaciteten normalt begränsad av störning från systemen och därmed ökar kapaciteten när man minskar störnivån genom förtätning av näten. I Skåne varierar kapaciteten på UHF för DVB- H/MediaFLO mellan 0 kanaler för det glesaste nätet och 15 (120 MHz) för det tätaste. För MBMS/UMTS är variationen mindre, 11 kanaler (88 MHz) för det glesaste referensnätet och 15 kanaler (120 MHz) för det tätaste, på UHF i Skåne. Sammanfattningsvis över samtliga regioner och referensnät varierar dividendkapaciteten för DVB-T mellan 4+1 (UHF+VHF) och 12+7 kanaler, för DVB-H/MediaFLO mellan 0+0 och 20+7 kanaler, för T-DAB/T-DMB mellan 0+0 och 20+7 kanaler, för WiMAX mellan 4+1 och 10+7 kanaler samt slutligen för MBMS/UMTS mellan 11+2 och 20+7 kanaler. De kanaler som frigörs är utspridda över hela frekvensbanden. De skulle kunna samlas till en del av bandet men det kräver en internationell koordinering. Att, som i scenario 2, göra mindre förändringar i de fem DVB-T-näten i svåra områden, som Skåne, påverkar ej dividendkapaciteten mer än marginellt. Viss ökning av kapaciteten skulle kunna fås genom att flytta någon kanal från närliggande områden.
3 (63) I scenario 3 har vi dels studerat effekten av större förtätning av DVB-T-näten och dels sett på möjligheten att bygga DVB-T-näten som SFN (singelfrekvensnät). Det visar sig dock svårt att med SFN kunna uppnå en datakapacitet motsvarande 110 Mb/s för DVB-T, vilket var en av förutsättningarna för studien. Med enbart förtätning av DVB-T-näten ökar inte dividendkapaciteten i Skåne, däremot fås en viss ökning i andra mindre svåra områden.
4 (63) INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1. BAKGRUND... 6 1.1 BESKRIVNING AV UPPDRAGET... 6 1.2 DIGITAL-TV-NÄTEN I SVERIGE... 6 1.3 BESKRIVNING AV RRC04/06... 7 2 FÖRUTSÄTTNINGAR OCH ANTAGANDEN... 8 2.1 FÖR STUDIEN AKTUELLT FREKVENSUTRYMME... 8 2.1.1 Allmänt... 8 2.1.2 Band III VHF (174-230 MHz)... 8 2.1.3 Band IV/V UHF (470-862 MHz)... 9 2.2 FÖR STUDIEN UTVALDA PROVOMRÅDEN... 10 2.3 KOORDINERINGSFÖRUTSÄTTNINGAR RELATERAT TILL RRC04/06... 11 2.3.1 Allmänt... 11 2.3.2 Svenska input requirements till RRC... 11 2.4 AVGRÄNSNINGAR... 12 2.5 GENERELLA DEFINITIONER OCH MODELLER... 12 2.5.1 Programvara... 12 2.5.2 Definitioner av täckning... 13 2.5.3 Vågutbredningsmodell... 13 2.5.4 Typer av mottagning... 13 2.5.5 Övriga definitioner... 13 2.6 SYSTEM SOM BEHANDLAS I STUDIEN... 14 2.6.1 Allmänt... 14 2.6.2 T-DAB/T-DMB... 14 2.6.3 DVB-T/HDTV... 15 2.6.4 DVB-H... 15 2.6.5 MediaFLO... 17 2.6.6 MBMS/UMTS... 17 2.6.7 WiMAX/BWA... 18 2.6.8 WLAN... 19 2.7 SAMMANSTÄLLNING AV VIKTIGA PARAMETRAR FÖR RESPEKTIVE SYSTEM... 20 2.8 REFERENSNÄT FÖR DIVIDENDSYSTEMEN... 22 2.9 ARBETSMETODIK... 24 2.9.1 Skyddsförhållanden... 25 2.9.2 Provområden... 26 2.9.3 Kompatibilitetsberäkning för tilldelade frekvenser... 31 3 SCENARIO 1 BEFINTLIG INFRASTRUKTUR FÖR DIGITAL-TV... 33 3.1 ALLMÄNT OM SCENARIO 1... 33 3.1.1 Dividendkapaciteter i respektive provområde... 33 3.1.2 Kommentarer till kapaciteter för respektive dividendsystem... 37 3.2 DIVIDENDKAPACITETEN I ETT MINDRE OMRÅDE... 44 4 SCENARIO 2 VISSA FÖRÄNDRINGAR I DISTRIBUTIONSNÄTET... 45 4.1 ALLMÄNT OM SCENARIO 2... 45 4.2 DIVIDENDKAPACITETER I RESPEKTIVE PROVOMRÅDE... 45 5 SCENARIO 3 EN HELT NY PLANERING AV AKTUELLT FREKVENSOMRÅDE... 47 5.1 ALLMÄNT OM SCENARIO 3... 47
5 (63) 5.2 NATIONELLA SFN... 47 5.3 FÖRTÄTNING AV NÄT... 57 6 SLUTSATSER... 59 7 REFERENSER... 61 APPENDIX 1: BERÄKNINGSMETOD FÖR DVB-T SJÄLVINTERFERENS... 62
6 (63) 1. BAKGRUND 1.1 Beskrivning av uppdraget Regeringen har gett PTS i uppdrag att utreda vilket frekvensutrymme som frigörs vid det marksända analoga TV-nätets nedläggning och för vilka användningsområden dessa frekvenser kan utnyttjas. PTS skall slutredovisa sitt uppdrag till regeringen senast 1 september 2006. Som ett led i regeringsuppdraget har PTS lagt ett uppdrag att ur ett tekniskt perspektiv analysera följande tre scenarier: I scenario 1 analyseras vilket frekvensutrymme som kan frigöras om man behåller den befintliga infrastrukturen för I scenario 2 analyseras om mer utrymme kan frigöras om mindre förändringar görs i infrastrukturen för digital TV I scenario 3 utgår man från en helt ny infrastruktur för Detta uppdrag har utförts av (www.progira.com) och slutredovisas till PTS senast den 19 april 2006. 1.2 Digital-TV-näten i Sverige Övergången från analog- till är ett resultat av ett riksdagsbeslut våren 2003. Beslutet innebär att övergången ska vara helt slutförd senast den 1 februari 2008. År 2004 beslöt riksdagen också att det nät som SVT använder för digital marksänd TV skall kunna nå 99.8 % av hushållen, d.v.s. samma täckningsgrad som det analoga TV-nätet. Totalt finns idag fem marksända digitala TV-nät som tillsammans sänder cirka 32 program. Från mitten av 2006 nås 98 % av hushållen av fyra nät. Det femte nätet beräknas då nå cirka 65 % av hushållen. I slutet av 2007 beräknas 99.8 % av hushållen nås av det nät som SVT använder. Antalet sändare som åtgår för att täcka 99.8 % av hushållen uppgår till 54 storstationssändare och en stor del (ca 400-500) av de befintliga (649) mindre sändarna (TV2-slavarna). För att nå 98 % behöver man ett nät som förutom de 54 storstationerna har ett 20-tal av de mindre sändarstationerna (TV2-slavarna). Med mindre sändarstationer menas stationer med lägre effekt och antennhöjder än vad som används på storstationerna. Nedsläckning av de analoga TV-näten påbörjades på Gotland i september 2005. Därefter följde Motala-Linköping och Gävle i oktober. Övergången till enbart digitala marksändningar fortsätter därefter enligt en plan indelad i fem etapper:
7 (63) Etapp 2 under våren 2006 omfattar sändarstationerna i Kisa, Norrköping, Västerås, Uppsala, Örebro, Östhammar, Bollnäs, Borlänge, Hudiksvall och Mora, totalt cirka en miljon hushåll. Etapp 3 under hösten 2006 och omfattar sändarstationerna Borås, Emmaboda, Finnveden, Halmstad, Jönköping, Nässjö, Skövde, Varberg, Vislanda och Västervik. Etapp 4 under våren 2007 med Stockholm först ut för att sedan följas av Sollefteå, Sundsvall, Sveg, Tåsjö, Ånge, Örnsköldsvik, Östersund, Arvidsjaur, Gällivare, Kalix, Kiruna, Pajala, Älvsbyn och Överkalix. Etapp 5 under hösten 2007 omfattar sändarstationerna Filipstad, Karlstad, Lycksele, Skellefteå, Storuman, Sunne, Vännäs, Bäckefors, Göteborg, Trollhättan, Uddevalla, Helsingborg, Hörby, Karlshamn, Karlskrona och Malmö. 1.3 Beskrivning av RRC04/06 Den regionala (ITU region 1) konferensen RRC04/06 har till uppgift att ta fram en frekvensplan och tekniska regler för användning och koordinering av digital terrester rundradio i band III, IV och V. Denna plan skall bland annat ersätta den befintliga frekvensplanen för analog TV från 1961 (ST61-planen) [1]. Konferensen genomförs i två sessioner varav den första ägde rum den 10-28 maj 2004. Den andra sessionen kommer att hållas den 15 maj-16 juni 2006. Under första sessionen togs en rapport fram att användas i arbetet inför och under den andra sessionen (RRC04) [2]. Rapporten innehåller bl.a. information om hur nationella önskemål skall utformas och de databasformat som skall användas i planeringsarbetet. Rapporten innehåller även de planeringsprinciper som skall tillämpas, innefattande bl.a. skydd av etablerade tjänster, övergång från analog till digital utsändning samt förslag till administrativa regler för koordinering och förändring av den plan som skall tas fram vid den andra sessionen. Den andra sessionens huvudsakliga uppgift är att fastställa den nya planen för användning av digital marksänd rundradio i frekvensområdet 174-230 MHz samt 470-862 MHz. Avtalet kommer även att innehålla exempelvis procedurer för koordinering av sändare sinsemellan och mot andra tjänster än digital terrester rundradio.
8 (63) 2 FÖRUTSÄTTNINGAR OCH ANTAGANDEN 2.1 För studien aktuellt frekvensutrymme 2.1.1 Allmänt Denna studie omfattar en analys av band III (VHF) och band IV/V (UHF). Samtliga frekvenser i band I kan frigöras för andra tjänster men intresset för att nyttja frekvenserna i band I verkar emellertid vara begränsat. Band I kommer inte vidare att behandlas i denna studie. 2.1.2 Band III VHF (174-230 MHz) För närvarande finns två T-DAB-nät koordinerade enligt den befintliga CEPT-planen WI95 [3], ett nationellt block på kanal 12B samt ett regionalt nät bestående av 25 regioner varav sex är sammanslagna. De regionala T-DAB-tilldelningarna ligger delvis i frekvensbandet ovanför 230 MHz, kanal 13, som inte omfattas av RRC-arbetet. En mer detaljerad beskrivning av svenska önskemål inför RRC finns i kapitel 2.3. I band III förutsätts i denna studie två nationella T-DAB-muxar utbyggda till en täckningsgrad av 98 % befolkningstäckning. Vi förutsätter vidare i studien att de båda T-DAB-muxarna uteslutande finns på kanal 12 eller 13, se figur 1 nedan över det regionala nätet i WI95- planen. Möjligheten att använda kanal 12 i Sverige för andra tjänster utreds alltså inte i denna studie pga. T-DAB-tilldelningarna. För beräkningar används 200 MHz som referensfrekvens för band III.
9 (63) Figur 1: Regionalt nät WI95 2.1.3 Band IV/V UHF (470-862 MHz) I denna studie förutsätts fem DVB-T-muxar för traditionell TV, vardera med en datakapacitet av 22 Mbit/s. Där studien har sett på möjligheten att använda andra systemparametrar för DVB-T än dagens så har det antagits att näten totalt ska tillhandahålla en kapacitet på 110 Mbit/s, dvs. samma kapacitet som dagens fem muxar. För beräkningar används 650 MHz som referensfrekvens för band IV/V.
10 (63) 2.2 För studien utvalda provområden För att få en uppfattning om vilket frekvensutrymme som kan frigöras för hela Sverige i de olika scenarierna har några provområden valts ut. I dessa har vi mer i detalj studerat hur mycket spektrum som kan frigöras för andra ändamål, den s.k. dividendkapaciteten. Vi har valt ut fyra allotmentområden, se figur 2 nedan. Skåne och Stockholm har valts eftersom dessa områden både har ett stort kommersiellt intresse och är spektrummässigt trånga områden med hänsyn till grannländers spektrumutnyttjande. Vi har även tittat närmare på Örnsköldsvik och Örebro som bedöms som områden där det är lättare att frigöra frekvenser. Vi har utifrån resultatet i dessa provområden gjort en extrapolation för att få en uppfattning om situationen för hela landet. Frekvenssituationen i provområdena beskrivs närmare i kapitel 2.9.2. Figur 2: Provområden
11 (63) 2.3 Koordineringsförutsättningar relaterat till RRC04/06 2.3.1 Allmänt Inför den andra sessionen av RRC04/06 lämnades senast den 31 oktober 2005 önskemål om tilldelningar i frekvensbanden, nedan även kallade input requrements, från alla länder inom planeringsområdet. Dessa input requirements är en viktig förutsättning för denna studie och kallas här för den preliminära planen. I Europa är man inriktad på att utifrån denna preliminära plan skapa en förkoordinerad frekvensplan inför den andra sessionen av RRC04/06. Enligt rapporten från den första sessionen (RRC04) kan input requirements anges som allotment (områdestilldelning) eller som assignment (stationstilldelning). Assignment innebär att den tilldelade frekvensen är knuten till en specifik station (position) med känd karakteristik såsom antennhöjd, effekt m.m. Allotment innebär att ett specifikt område tilldelas en frekvens. Detta kan vara lämpligt att använda då man inte har helt klart för sig vilka sändare och vilken karakteristik dessa skall ha eller då man vill nyttja så kallade SFN (singelfrekvensnät). 2.3.2 Svenska input requirements till RRC Input requirements på UHF-band IV och V De svenska önskemålen till andra sessionen av RRC är sju rikstäckande nät bestående av allotments och assignments, utan någon inbördes koppling mellan allotment respektive assignment. Samtliga allotments är angivna som referensnät 1 (RN1), dvs. som large area service SFN med RPC2. RPC står för Reference Planning Configuration och beskriver i huvudsak under vilka mottagningsförhållanden som det planerade nätet skall fungera. RPC2 är anpassad för att kunna ge portabel utomhusmottagning eller lägre kvalitets inomhusmottagning. Därutöver är också svenska storstationer angivna som önskade tilldelningar (assignments). Allotment och assignment har samma frekvens och är deklarerade som kompatibla, dvs. kan dela samma frekvens. Referensnät 1 finns även anpassad för andra mottagningsförhållanden, RPC1 är baserad på takantennmottagning och RPC3 för inomhusmottagning. Referensnät 1 är formad som en hexagon med en sändare i mitten. De referensnät som tas fram för de system som behandlas i denna studie kommer att ha samma struktur som referensnät 1 i RRC, se kapitel 2.7. De i input requirements angivna allotment-områdena baserar sig huvudsakligen på den täckning som Teracoms storstationer ger för fast mottagning. I tillägg finns också önskemål om en 8:e frekvens i några tätbefolkade delar där intresset är stort för att tillhandahålla många program. Dessa områden är Stockholm, Göteborg, Malmö och Västerås.
12 (63) Input requirements på VHF-band III I band III finns svenska önskemål om fyra rikstäckande T-DAB-nät samt ett rikstäckande DVB-T-nät. T-DAB-näten skall huvudsakligen tilldelas frekvenser i kanal 10, 11 och 12 medan DVB-Tnäten avser att nyttja VHF-kanalerna 5-9. DVB-T-önskemålen i VHF-bandet är liksom i UHFbandet angivna som RPC2. För T-DAB-näten är avsikten att få två nya T-DAB-näts-tilldelningar utöver de två befintliga. Sverige försöker också i samband med RRC att flytta de befintliga T-DAB-tilldelningarna från kanal 13 till frekvenser under 230 MHz för att dessa också skall omfattas av RRC-planen. T-DAB-önskemålen är angivna som allotments med RPC5, med avsikt att tillhandahålla inomhusmottagning. Förutom RPC5 finns även RPC4 definierad i RRC, denna är framtagen för mobil mottagning av T-DAB. 2.4 Avgränsningar Följande avgränsningar har gjorts vid bestämning av dividendkapaciteten: Ingen hänsyn har tagit till andra primära tjänster i banden, vilka för vissa av kanalerna kan vara en begränsande faktor gentemot vissa grannländer Studien förutsätter att grannländer utnyttjar sina frekvenser för T-DAB och DVB-T i enlighet med den preliminära planen. Grannländers möjligheter till införandet av dividendsystem har ej utretts Ingen hänsyn har tagits till bi- och multilaterala överenskommelser utöver vad som finns i den preliminära planen För dividendkapaciteten har ett antal regioner studerats. Utifrån det har vi gjort en bedömning för landet som helhet 2.5 Generella definitioner och modeller 2.5.1 Programvara I studien används frekvenskoordineringsprogramvaran GiraCov utvecklad av Progira Radio. Programvaran används av flera sändningsbolag i Europa i analysen av RRC-planen. För denna studie har programvaran anpassats för att kunna hantera också andra system än T-DAB och DVB-T.
13 (63) 2.5.2 Definitioner av täckning Procent av platserna Anger sannolikheten för mottagning i ett litet område (500x500 meter i denna studie). Procent av tiden Anger för hur stor del av tiden som systemet är skyddat från störningar. För täckningsberäkningar har signalnivån för 50 % av tiden använts medan signalnivån för 1 % av tiden har använts för att uppskatta störningar. 2.5.3 Vågutbredningsmodell Rekommendation ITU-R P.1546-1 [4] har använts som prediktionsmodell vid beräkning av fältstyrka. Detta är också den vågutbredningsmodell som används i RRC. Modellen är tillämpbar på frekvensintervallet 30 3000 MHz, avstånd 1 1000 km och för 1 50 % av tiden. Modellen skiljer på utbredning över nio olika geografiska zoner. 2.5.4 Typer av mottagning Fast mottagning Mottagning med en riktantenn som är monterad på ett hustak. För fast mottagning beräknas fältstyrkan på 10 meter ovanför marken. Handburen portabel mottagning Mottagning med en portabel terminal som är handburen. Mottagningen kan ske utomhus såväl som inomhus eller i en bil. Mottagaren rör sig endast långsamt. I denna studie använder vi täckning utomhus som referens. Fältstyrkan beräknas på 1.5 meters höjd över marken. Mobil mottagning Mottagning med en extern antenn monterad på en bil. Fältstyrkan beräknas på 1.5 meters höjd över marken. 2.5.5 Övriga definitioner Min FS (MMEFS) Den fältstyrka som krävs för täckning. MMEFS står för Minimum Median Equivalent Field Strength. Imax Ett referensnäts störningskänslighet. Imax definieras som MMEFS PR AntDir Cl där PR (C/N) är skyddsförhållande
14 (63) AntDir är polarisations- och antenndiskriminering Cl anger den kombinerade sannolikheten för täckning Störningspotential Den utgående störningen från ett referensnät. 2.6 System som behandlas i studien 2.6.1 Allmänt I detta kapitel beskrivs för de system som behandlas i studien de radiomässiga parametrar som är av relevans för utredningens frågeställning om möjligt frekvensutrymme. En kort översiktlig beskrivning av respektive system ges också. I några fall finns det flera varianter av systemen. I dessa fall har vi försökt välja en variant som kan anses vara representativ och som skulle kunna användas på de frekvenser som studien avser. Utöver detta har vi också varit tvungna att skala om system som ursprungligen är anpassade för andra frekvenser än de för studien intressanta, detta gäller exempelvis WiMAX och i viss mån T-DAB och WCDMA (UMTS). I kapitel 2.7 finns en sammanställning i tabellform med några av de radioparametrar som används i denna studie. 2.6.2 T-DAB/T-DMB T-DMB (Digital Multimedia Broadcasting) kan sägas vara ett samlingsnamn för några olika system som är baserade på T-DAB-systemet. Skillnaden är enbart att T-DMB använder de möjligheter som T-DAB erbjuder för data-broadcasting av exempelvis IP-baserade data. Ur planeringssynpunkt kan man anta att T-DMB och T-DAB är ekvivalenta. Planeringsparametrar för T-DAB är givna i EBU Planning Handbook [5]. T-DAB-systemet är idag endast specificerat för VHF (band III) och L-bandet (1452-1492 MHz). De mottagare som är tillgängliga idag är därför endast anpassade för dessa frekvensband. Då det gäller T-DAB/ T-DMB på UHF-frekvensbanden måste man skala om vissa parametrar för att få fram relevanta planeringsparametrar. Bandbredden är 1.5 MHz och är anpassad så att det skall rymmas fyra T-DAB-frekvensblock (A, B, C, och D) på en tv-kanal på VHF med 7 MHz bandbredd. För det fall T-DAB skulle användas i UHF-banden med 8 MHz kanalraster skulle det fortfarande bara rymmas fyra T- DAB-frekvensblock på en 8 MHz tv-kanal. Man kan också notera att såväl T-DAB som DVB-T /DVB-H och MediaFLO är OFDMbaserade. Därför blir planeringsparametrarna mycket lika så när som på systembandbredden.
15 (63) Några viktiga parametrar/antaganden: Mottagningssätt: Antenngain: Modulation: C/N: Handportabel mottagning utomhus. Frekvensberoende i enlighet med DVB-H implementation guideline [8]: - 7.8 dbi på 650 MHz - 15.8 dbi på 200 MHz DQPSK, mode 1, guardintervall ¼ (246 µs) 15 db 2.6.3 DVB-T/HDTV DVB-T-standarden använder en mängd olika modulationsnivåer och kodtakter för att kunna anpassa systemet till vilket krav som finns på kapacitet och robusthet. DVB-T-systemet finns beskrivet i [6]. Planeringsparametrar för DVB-T finns i RRC04 rapporten [2]. Ett HDTV-system antas vara helt baserat på DVB-T-standarden med den skillnaden att endast en eller ett fåtal program kan sändas i varje multiplex. I normalfallet när DVB-T används för traditionell TV sänds 4-6 program i varje mutliplex. Planeringsmässigt finns inte någon skillnad mellan DVB-T för traditionell TV och HDTV. I fortsättningen använder vi DVB-T/HDTV när vi menar traditionell TV och HDTV. Några viktiga parametrar/antaganden: Mottagningssätt: Antenngain: Modulation: C/N: Takantennmottagning 9.1 dbi på 650 MHz 7.1 dbi på 200 MHz 64-QAM 21 db 2.6.4 DVB-H DVB-H-systemet är en vidareutveckling av DVB-T. DVB-H (Handheld) [7, 8] är speciellt anpassat att användas för sändningar till handburna terminaler. De viktigaste egenskaperna jämfört med DVB-T är: Möjlighet att slå av RF-delarna hos mottagaren för att öka livslängden på batterierna, så kallad time slicing
16 (63) Extra felskydd (MPE-FEC), samt möjlighet till tidsinterleaving för att förbättra den mobila mottagningen Signalering av tjänster med möjlighet för mottagaren att följa en och samma tjänst på annan frekvens/mulitplex för det fall mottagningen har för låg kvalitet på den ursprungliga frekvensen En ny 4k-mode som ger utökade SFN-möjligheter DVB-H-systemet kan liksom DVB-T användas både på VHF och UHF. Emellertid finns enligt vissa tillverkare en praktisk begränsning till kanalerna i intervallet 21 till 49 (ca 700 MHz enligt Nokia [9]). Begränsningen uppåt i frekvens beror på brantheten på ingångsfiltret som skyddar DVB-H-mottagarens ingång mot mobilens utsända signal och gäller enbart då systemet skall samexistera med GSM900. Det finns emellertid tester där DVB-H-systemet framgångsrikt provats tillsammans med GSM900 upp till kanal 55 (746 MHz). Samtidigt ger doppleregenskaperna för ett 8k DVB-T/H-system också begränsningar i prestanda på höga frekvenser då mottagningen sker vid höga hastigheter. I dag finns endast DVB-H-mottagare för UHF-bandet. Det finns inget som hindrar att DVB-H används i VHF-banden men på VHF är det svårt att bygga in en antenn med bra egenskaper i mottagaren. DVB-H finns standardiserat för bandbredderna 5, 6, 7 och 8 MHz. För denna studie har vi antagit att bandbredden är 7 MHz på VHF och 8 MHz på UHF för att passa de existerande kanalrastren på frekvensbanden. Planeringsparametrarna för DVB-H är huvudsakligen gemensamma med de som används för planering av DVB-T, för jämförbar systemvariant och jämförbart mottagningssätt. En viktig skillnad är dock att en handportabel DVB-H-terminal har sämre antennegenskaper än man normalt använder då man planerar för inomhusmottagning med DVB-T. Några viktiga parametrar/antaganden: Mottagningssätt: Antenngain: Modulation: C/N : Handportabel mottagning utomhus Frekvensberoende i enlighet med DVB-H implementation guideline [8]: - 7.8 dbi på 650 MHz - 15.8 dbi på 200 MHz QPSK, 8k, R=2/3 med ¾ FEC, guardintervall ¼ (224 us) 12.5 db
17 (63) 2.6.5 MediaFLO MediaFLO är ett system för att överföra data till handburna terminaler. Systemet är framtaget av Qualcomm i USA [10] och använder sig liksom T-DAB och DVB-T av OFDM-tekniken. Systemet har mycket stora likheter med DVB-H (och därmed DVB-T), men man har låst några av transmissionsparametrarna och har därför färre varianter än vad som förekommer för DVB-H. Man kan se MediaFLO som en konkurrent till både DVB-H, det japanska ISDB-T samt de 3G-baserade unicast-systemen. MediaFLO uppges kunna användas på frekvenser mellan 450 och 3000 MHz. Eftersom systemet är OFDM-baserat finns det också möjlighet att använda SFN. Bandbredden kan vara 5, 6, 7 eller 8 MHz. För denna studie har vi antagit att 7 MHz används på VHF-bandet och 8 MHz på UHF-bandet. Med 8 MHz bandbredd blir kapaciteten 14.9 Mbit/s, då 16-QAM-modulationen används, för QPSK blir kapaciteten ungefär 7.5 Mbit/s. Skillnaderna mellan DVB-H och MediaFLO bedömer vi vara så små att vi kan likställa dem i denna studie. Båda är OFDM-baserade, har samma C/N-värde och krav på skydd. Några viktiga parametrar/antaganden: Mottagningssätt: Antenngain: Handportabel mottagning utomhus Frekvensberoende i enlighet med DVB-H implementation guideline [8]: - 7.8 dbi på 650 MHz - 15.8 dbi på 200 MHz Modulation: QPSK, R=½, guardintervall 1/8 C/N: 12.5 db 2.6.6 MBMS/UMTS MBMS (Mobile Broadcast/ Multicast Service) kan erbjuda multicast-tjänster via existerande mobiltelefonnät dvs. WCDMA och EDGE. MBMS har standardiserats inom 3GPP (Third Generation Partnership Project) [18]. MBMS kan överföra korta ljud- och videosekvenser men även s.k. streaming -tjänster och kan ses som ett tänkbart alternativ till DVB-H för broadcast-tjänster via mobiltelefonnäten [11]. Eftersom mobiltelefoninfrastrukturen används blir även en interaktion mellan användare och tjänsteleverantör möjlig, vilket inte direkt kan åstadkommas via konventionell rundradio.
18 (63) Med WCDMA (5 MHz bandbredd) kan man få plats med 10-20 tjänster med vardera en bithastighet på 128 kbit/s. De beräkningar som görs i denna studie bygger på bithastigheten 128 kbit/s. Skyddsförhållanden mellan WCDMA och DVB-T finns givna i [12]. Eftersom WCDMA inte primärt är anpassat för de för studien intressanta frekvensbanden har fältstyrkevärdena räknats om från 2 GHz till aktuell frekvens. De värden som används vid studien är angivna i tabell 1 och 2 i kapitel 2.7. I avsaknad av exakta planeringskriterier för MBMS via UMTS använder vi de som gäller för UMTS. Beräkningen är enbart gjord för nerlänken, dvs. från basstationen till terminalen. Några viktiga parametrar/antaganden: Mottagningssätt: Antenngain: Modulation: C/N: Handportabel mottagning utomhus Frekvensberoende i enlighet med DVB-H implementation guideline [8]: - 7.8 dbi på 650 MHz - 15.8 dbi på 200 MHz QPSK -10 db 2.6.7 WiMAX/BWA WiMAX står för Worldwide Interoperability for Microwave Access och kan användas för att erbjuda trådlösa bredbandstjänster [13, 14]. Det pågår en utveckling av WiMAX-systemet. För närvarande finns det flera versioner av specifikationen, IEEE 802.16-2004 och IEEE 802.16e. Den första baserar sig på stationär mottagning och den senare klarar även av mobil mottagning. För denna studie har vi valt att koncentrera oss på den stationära WiMAX-standarden. IEEE 802.16-2004 (tidigare benämnt revision D eller 802.16d) är ett OFDM-system och passar både för LOS (Line Of Sight) och NLOS (Non LOS). Tillverkare har tagit fram utrustning för såväl utomhus- som inomhusbruk samt moduler för bärbara datorer. Systemet klarar av att betjäna upp till ett hundratal användare och kan även användas för att mata WLAN-öar. Modulationstekniken för WiMAX är OFDM med 512 eller 2048 bärvågor. Modulationsform är QPSK, 16-QAM eller 64-QAM. Systemet tillåter en justering av modulationen beroende på SNR i kanalen. Frekvensband som används idag är 3.5 GHz och 5.8 GHz. Bandbredden är 3.5 och 7 MHz för 3.5-GHz-bandet och 10 MHz för 5.8 GHz-bandet. När mer bandbredd görs tillgänglig kommer moder med större bandbredd att läggas till specifikationen. För att kunna göra
19 (63) beräkningar med WiMAX-systemet på band III och band IV/V har fältstyrkevärden skalats om för användning i de för studien aktuella frekvensbanden. Beräkningen är enbart gjord för nerlänken, dvs. från basstationen till terminalen. Några viktiga parametrar/antaganden: Mottagningssätt: Antenngain: Modulation: C/N: Takantennmottagning Samma som fast takantennmottagning för DVB-T: 9.1 dbi på 650 MHz 7.1 dbi på 200 MHz 16-QAM 12 db 2.6.8 WLAN WLAN baseras på IEEE 802.11g och är optimerat för inomhusprestanda på kortare avstånd, upp till 100 meter. Systemet är byggt för att betjäna upp till ett 10-tal användare per basenhet. Nuvarande standard heter 802.11g vilken har en bithastighet på 54 Mbit/s och ersätter den tidigare IEEE 802.11b som har en bithastighet på 11 Mbit/s. 802.11g är dock bakåtkompatibel och möjliggör användandet av 802.11b och 802.11g i samma nätverk [15, 16]. Några viktiga parametrar/antaganden: 22 MHz bandbredd och 25 MHz kanalseparation. Frekvensband 2.4000 2.4835 GHz. Modulation OFDM mot basstation Uteffekt maximalt 22 dbm, typisk uteffekt 14-15 dbm. På grund av den stora bandbredden på 22 MHz blir det mycket svårt att använda WLANtekniken på 7 eller 8 MHz bandbredd. Endast i fallet då man kan frigöra tre intilliggande TV kanaler på UHF är det realistiskt att använda WLAN-systemet. Detta anses praktiskt svårt utifrån dagens frekvenssituation. Vi har därför valt att inte ta med WLAN i analysen av dividendkapacitet. Teoretiskt bör dess egenskaper på UHF- och VHF-banden vara mycket lika de som finns beskrivna för WiMAX/BWA.
20 (63) 2.7 Sammanställning av viktiga parametrar för respektive system Nedan finns tabeller som sammanfattar några av de viktigaste planeringsparametrarna för respektive system. Eftersom vissa av systemen inte primärt är anpassade till de frekvenser som studien avser har dessa skalats om till rätt frekvens för att jämförelsen skall bli någorlunda rättvis. Tabell 1: Sammanställning av planeringsparametrar för respektive system på UHF (650 MHz) System DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/ UMTS Mottagningssätt Takantenn Handburen utomhus Handburen utomhus Takantenn Handburen utomhus C/N/SIR [db] 21 12.5 15 12-10 Bandbredd [MHz] Mottagarens antennhöjd [m] Antenna gain (net) [dbi] Brusfaktor mottagare [db] Min FS [dbuv/m] Imax [dbuv/m] 8 8 1.5 3.5 5 10 1.5 1.5 10 1.5 9.1-7.8-7.8 9.1-7.8 7 6 7 6 5 56 81 77 43 55 38 55 49 34 53
21 (63) Tabell 2: Sammanställning av planeringsparametrar för respektive system för VHF (200 MHz) System DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/ UMTS Mottagningssätt Takantenn Handburen utomhus Handburen utomhus Takantenn Handburen utomhus C/N/SIR [db] 21 12.5 15 12-10 Bandbredd [MHz] Mottagarens antennhöjd [m] Antenna gain (net) [dbi] Brusfaktor mottagare [db] Min FS [dbµv/m] Imax [dbµv/m] 7 7 1.5 3.5 5 10 1.5 1.5 10 1.5 7.1-15.8-15.8 7.1-15.8 7 6 7 6 5 47 71 68 35 46 26 45 40 22 43 Några anmärkningar: Brusfaktorerna som används är satta till de värden som anges på aktuella frekvenser idag Fältstyrkorna Imax och Min FS refererar till 10 meters antennhöjd i samtliga fall Min FS gäller 95 % av platserna för alla system Imax anger hur mycket störning som systemet tål utan att mottagningskvaliteten försämras
22 (63) 2.8 Referensnät för dividendsystemen För att ta reda på hur många kanaler som man kan frigöra under olika förutsättningar har vi skapat fyra olika referensnät (RND). Dessa används för att beräkna störningar från dividendsystemen. Referensnäten dimensioneras på sådant sätt att man uppnår täckning inom hela den yta som referensnätet täcker. Alla referensnät består av sju sändare som är placerade i centrum och i hörnen på en hexagon. En öppen nätstruktur har valts, dvs. sändarna har rundstrålande antenner och serviceområdets yta är 15 % större än den hexagon som bygger upp nätets yttre sändare. Se figur 3 nedan. Denna nätstruktur kallas referensnät 1 (RN1) i RRC. Figur 3: Referensnät bestående av sju sändare med ett serviceområde vars yta är 15 % större än den hexagon som bygger upp nätets yttre sändare. Referensnäten är visserligen teoretiska till sin natur men avsikten är att de skall avspegla en någorlunda verklig infrastruktur för utsändning av dividendtjänsten. Tabell 3 nedan anger de referensnät (RND) som har skapats för dividendsystemen. Avsikten med de olika referensnäten är att få en uppfattning om hur resultaten förändras utifrån den infrastruktur som används vid utsändningen. Det kan vara värt att påpeka att man alltid kan använda en viss frekvens eller kanal, oavsett hur störningssituationen ser ut, om man är beredd att bygga ett sändarnät med tillräcklig täthet och med en effekt anpassad för den inkommande störningen. Vi har inte i studien utrett hur dividendkapaciteten förändras om effekterna höjs i referensnäten.
23 (63) Tabell 3: Referensnät för dividendsystem RND Namn Antennhöjd Sändaravstånd Antal sändare Anm. 1 Högmast/högeffekt 150 m 50 km 7 Befintlig broadcast 2 Högmast /lägre effekt 150 m 20 km 7 Förtätat CDMA 450 3 Lågmast/lågeffekt 50 m 10 km 7 UMTS/GSM 4 Lågmast/micro 20 m 2 km 7 Småceller För de referensnät som är givna i tabell 3 dimensioneras effekten i sändarna så att täckningen inom serviceområdet uppfyller planeringsparametrarna enligt tabell 1 och 2. Detta visas i tabellerna 4 och 5 nedan. Vid framtagandet av effekterna tas ingen hänsyn till självinterferens eller terrängvariationer av följande orsaker: Vi gör antagandet att de OFDM-baserade systemen har ett guardintervall som möjliggör täckning för det största (glesaste) referensnätet (RND1). Detta gäller inte i scenario 3 där nationella SFN utreds Hänsyn till terrängvariationer har utelämnats då dessa beräkningar är tidskrävande. Notera dock att vid bestämning av redan accepterad interferensnivå i 2.8.3 tas viss hänsyn till terrängen eftersom en högre accepterad interferensnivå används i exempelvis Örnsköldsvik. Tabell 4: Effekt [W] per sändare i referensnäten på UHF-bandet RND Namn DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/ UMTS 1 Högmast/ högeffekt 2 Högmast/ lägre effekt 3 Lågmast/ lågeffekt 4 Lågmast/ micro 1 700 135 500 61 000 170 2 920 30 2 500 1 140 3 50 20 1 350 610 2 30 <1 10 5 <1 <1
24 (63) Tabell 5: Effekt [W] per sändare i referensnäten på VHF-bandet RND Namn DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T- DMB WiMAX/ BWA MBMS/ UMTS 1 Högmast/ högeffekt 2 Högmast/ lägre effekt 3 Lågmast/ lågeffekt 4 Lågmast/ micro 180 9 560 4 900 20 240 4 210 110 <1 5 3 120 60 <1 3 <1 2 <1 <1 <1 2.9 Arbetsmetodik Nedan beskrivs den arbetsmetodik som har använts för att bestämma om ett visst system kan samexistera med sändare i omvärlden som använder frekvenserna för DVB-T och T- DAB. 1. För varje referensnät beräknas hur mycket störning (Imax) som dividendsystemet tål från den statiska omvärlden. Imax-värdena som presenteras i tabellerna 1 och 2 utgår från C/N. En anpassning av Imax måste därför göras beroende på vilket system som stör dividendtjänsten (se kapitel 2.9.1) 2. En kompatibilitetsberäkning görs i kapitel 2.9.3 för varje frekvens i våra provområden utifrån den preliminära RRC-planen. DVB-T-allotment definieras som RPC1 och T-DAB som RPC5 3. I scenario 1, 2 och 3 gör vi en kompatibilitetsanalys med samtliga referensnät för dividendsystemen (RND). Resultatet jämförs med kompatibilitetsanalysen för den preliminära planen definierad enligt punkt 2 ovan. Resultatet från denna jämförelse visar om dividendsystemet kan samexistera med omgivande DVB-T- och T-DAB-nät i Sverige och i omvärlden och om ytterligare kapacitet kan frigöras då man går från RND1 (högmast/högeffekt) till RND4 (lågmast/micro)
25 (63) 2.9.1 Skyddsförhållanden I tabell 6 nedan presenteras de skyddsförhållanden som använts vid framtagandet av Imaxvärden för dividendsystemen. Observera att för T-DAB/T-DMB är det de internationellt fastställda skyddsförhållanden som anges [12, 17] medan skyddsförhållanden för dividendsystemen är en skalning gjord utifrån skillnaden i bandbredd. Det önskade systemet finns presenterat i kolumnen till vänster. Man får t.ex. ett skyddsförhållande på 18 db för DVB-T/HDTV som störs av en WiMAX/BWA-tjänst. Tabell 6: Skyddsförhållanden [db] DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/ UMTS DVB-T/HDTV 21 21 24 18 19 DVB-H/ MediaFLO 12.5 12.5 15.5 - - T-DAB/T-DMB 8 8 15 12 13 WiMAX/BWA 9-8 12 - MBMS/UMTS -12 - -15 - -10 De Imax-värden, dvs. den maximalt tillåtna störande fältstyrkan för att mottagningsmöjligheterna inte skall degraderas, som gäller för respektive dividendsystem presenteras i tabellerna 7 och 8 nedan. I tabell 9 visas Imax-värden för T-DAB. Dessa värden används för grannländers T-DAB tilldelningar. Det önskade systemet finns presenterat i kolumnen till vänster. Genom att höja effekten i referensnäten för respektive dividensystem skulle man i princip höja värdet på Imax. I fall där störningen in till dividendsystemet är hög skulle detta kunna leda till att man i vissa fall kan dela frekvenser (öka dividendkapaciteten). Förutsättningen är givetvis att dividendsystemet i sin tur inte orsakar störningar på intilliggande DVB-T-nät. Tabell 7: Imax för dividendsystemen på UHF-bandet [dbµv/m] DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/ UMTS DVB-T/HDTV 38 38 35 41 40 DVB-H/MediaFLO 55 55 - - - T-DAB/T-DMB 56-49 - - WiMAX/BWA 37 - - 34 - MBMS/UMTS 55 - - - 53
26 (63) Tabell 8: Imax för dividendsystemen på VHF-bandet [dbµv/m] DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/ UMTS DVB-T/HDTV 26 26 23 29 28 DVB-H/MediaFLO 45 45 42 - - T-DAB/T-DMB 47-40 - - WiMAX/BWA 25-26 22 - MBMS/UMTS 45-48 - 43 Tabell 9: Imax för RPC4/RPC5 på VHF-bandet [dbµv/m] DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/ UMTS RPC4 32 32 25 28 27 RPC5 42 42 35 38 37 2.9.2 Provområden I scenario 1 görs en analys av dividendkapaciteten i alla provområden, dvs. i Skåne, Stockholm, Örebro och Örnsköldsvik. För Skåne görs även en analys av dividendkapaciteten för ett mindre område (Lund). Orsaken till att vi också använt ett mindre område såsom Lund, är att vi kräver att frekvensen är tillgänglig i hela området för att anse att den kan användas. På så sätt kan man också få en uppfattning om i vilken utsträckning som frekvenser kan nyttjas på mer lokal basis. I scenario 2 görs en analys för alla områden och i scenario 3 görs en jämförelse mellan Skåne, Örnsköldsvik och Örebro. I tabellerna 10 17 nedan visas de frekvenser som nyttjas för digital radio och tv i dag i provområdena samt de som ingår i RRC-planen.
27 (63) Tabell 10: Frekvenser på UHF-bandet i Skåne Tjänst Nuvarande RRC DVB-T-nät 1 22 22 DVB-T-nät 2 25 25 DVB-T-nät 3 41 41 DVB-T-nät 4 64 64 DVB-T-nät 5 61 61, 30, 27 DVB-T-nät 6-33 DVB-T-nät 7-43 DVB-T-nät 8-68 Täckningsområdet för nät 5 är i RRC-planen tänkt att brytas upp på tre kanaler, kanal 27 i Malmö, kanal 30 i Helsingborg och kanal 61 i Hörby för övriga Skåne. Kanal 68 är det tänkta 8:e nätet för Malmö. De nya kanaler som är tänkta att användas för hela Skåne är kanalerna 33 och 43. Tabell 11: Frekvenser på VHF-bandet i Skåne Tjänst WI95 RRC T-DAB-nät 1 12A 12A T-DAB-nät 2 12B 12B T-DAB-nät 3-12D, 7A, 9A T-DAB-nät 4-5A, 7C, 9C DVB-T - 10 12B är det nationella T-DAB-nätet i Sverige, 12A används idag regionalt i Skåne. Det finns i RRC-planen ytterligare två regionala nät för Skåne. Kanal 5A och 12D täcker östra Skåne, 7A och 7C täcker Malmö och 9A och 9C Helsingborg. Förutom dessa finns DVB-T kanal 10 i RRC-planen.
28 (63) Tabell 12: Frekvenser på UHF-bandet i Stockholm Tjänst Nuvarande RRC DVB-T-nät 1 53 53 DVB-T-nät 2 56 56 DVB-T-nät 3 59 59 DVB-T-nät 4 50 50 DVB-T-nät 5 55 55 DVB-T-nät 6-23 DVB-T-nät 7-42 DVB-T-nät 8-39 Kanal 39 är det tänkta 8:e nätet i Stockholm. Nya kanaler förutom denna i Stockholm är 23 och 42 i RRC-planen. Tabell 13: Frekvenser på VHF-bandet i Stockholm Tjänst WI95 RRC T-DAB-nät 1 12C 12C T-DAB-nät 2 12B 12B T-DAB-nät 3-12D T-DAB-nät 4-12A DVB-T - 7 RRC-planen för Stockholm är utökad med T-DAB 12A och 12D jämfört med WI95. DVB-Tnätet finns på kanal 7.
29 (63) Tabell 14: Frekvenser på UHF-bandet i Örnsköldsvik Tjänst Nuvarande RRC DVB-T-nät 1 23 23 DVB-T-nät 2 21 21 DVB-T-nät 3 34 34 DVB-T-nät 4 25 25 DVB-T-nät 5-29 DVB-T-nät 6-39 DVB-T-nät 7-42 Nya kanaler för Örnsköldsvik i RRC-planen är 29, 39 och 42 (tabellen ovan). Tabell 15: Frekvenser på VHF-bandet i Örnsköldsvik Tjänst WI95 RRC T-DAB-nät 1 12D 12D T-DAB-nät 2 12B 12B T-DAB-nät 3-10B T-DAB-nät 4-10C DVB-T - 6 RRC-planen för Örnsköldsvik är utökad med T-DAB 10B och 10C jämfört med WI95. DVB-Tnätet finns på kanal 6.
30 (63) Tabell 16: Frekvenser på UHF-bandet i Örebro Tjänst Nuvarande RRC DVB-T-nät 1 35 35 DVB-T-nät 2 29 29 DVB-T-nät 3 25 25 DVB-T-nät 4 49 49 DVB-T-nät 5-55 DVB-T-nät 6-48 DVB-T-nät 7-58 Se ovan. Nya kanaler för Örebro i RRC-planen är 55, 48 och 58. Tabell 17: Frekvenser på VHF-bandet i Örebro Tjänst WI95 RRC T-DAB-nät 1 12D 12D T-DAB-nät 2 12B 12B T-DAB-nät 3-11A T-DAB-nät 4-10A DVB-T - 9 RRC-planen för Örebro är utökad med T-DAB 10A och 11A jämfört med WI95. DVB-T-nätet finns på kanal 9.
31 (63) 2.9.3 Kompatibilitetsberäkning för tilldelade frekvenser Imax-värdet är ett mått på hur mycket störning som ett system tål. Om störningen från andra system på samma kanal ligger över Imax-värdet i provområdet är den aktuella kanalen inte användbar. När störningar beräknas från referensnäten tas dock ingen hänsyn till terrängvariationer och till verkliga sändarpositioner vilket generellt innebär högre störnivåer än i verkligheten. I studien används därför en annan nivå (Imax + marginal) på den accepterade störningen. Marginalen varierar för de olika provområdena och har räknats fram för de tilldelade frekvenserna enligt den preliminära planen. Marginalerna i tabell 18 och 19 är framtagna utifrån att RPC1 används för DVB-T-allotments och att T-DAB-allotments från den preliminära planen används oförändrade. RPC1 är dimensionerat för takantennmottagning baserat på storstationer och är det referensnät definierat i RRC04-rapporten som mest liknar den befintliga infrastrukturen för DVB-T. En annan anledning till vårt val att använda RPC1 för DVB-T-allotments är att dividendsystemen för DVB-T/HDTV baseras på fast mottagning vilket innebär att resultaten blir mer direkt jämförbara. När vi räknar ut dividendkapaciteten förutsätts att störnivåerna kan accepteras upp till en marginal i förhållande till Imax enligt tabell 18 och 19 nedan, eftersom den preliminära planen till större delen är förkoordinerad med grannländerna. Tabell 18: Störningsnivå i förhållande till Imax för UHF-bandet [db] Tjänst Skåne Stockholm Örnsköldsvik Örebro Max störning Max störd Max störning Max störd Max störning Max störd Max störning Max störd DVB-T-nät 1 31 32 30 29 25 25 13 13 DVB-T-nät 2 36 36 24 35 38 40 16 16 DVB-T-nät 3 25 21 28 35 22 25 13 13 DVB-T-nät 4 38 39 29 36 31 32 16 16 DVB-T-nät 5 38 39 34 35 38 40 16 16 DVB-T-nät 6 38 39 31 29 38 40 7 7 DVB-T-nät 7 35 31 28 26 28 24 7 7 MAX 38 39 34 36 38 40 16 16 Tabell 19 visar motsvarande för VHF-bandet.
32 (63) Tabell 19: Störningsnivå i förhållande till Imax för VHF-bandet [db] Tjänst Skåne Stockholm Örnsköldsvik Örebro Max störning Max störd Max störning Max störd Max störning Max störd Max störning Max störd T-DAB-nät 1 12 16 13 3 2 4 2 2 T-DAB-nät 3 24 12 13 8 5 5 1 1 T-DAB-nät 4 24 12 13 2 5 5 1 1 DVB-T 11 21 25 26 30 31 16 16 MAX 24 21 25 26 30 31 16 16
33 (63) 3 SCENARIO 1 BEFINTLIG INFRASTRUKTUR FÖR DIGITAL-TV 3.1 Allmänt om scenario 1 I scenario 1 antar vi att den befintliga infrastrukturen för DVB-T används, utan ändringar. Befintlig infrastruktur för DVB-T är huvudsakligen uppbyggd på det analoga TV-nätets struktur avseende stationer och antennhöjder. Det digitala nätets större sändare har ca 13 db lägre effekt jämfört med det analoga nätet. Vi väljer i scenario1 att låta RPC1 motsvara den befintliga infrastrukturen för DVB-T i Sverige och omvärlden. I våra provområden ersätts de befintliga tjänsterna med våra dividendsystem, kompatibilitetsberäkningar görs och jämförs med referenssituationen. 3.1.1 Dividendkapaciteter i respektive provområde Tabellerna nedan visar en sammanställning över dividendkapaciteten för respektive referensnät (RND) i de olika provområdena. Med dividendkapacitet menas den kapacitet som blir över för andra tjänster efter att kapacitet för fem DVB-T-nät avsatts på UHF-bandet och två T-DAB-nät på VHF-bandet. Kapaciteten presenteras på VHF-bandet som antal 7 MHz-kanaler/totalt antal MHz och på UHF-bandet som antal 8 MHz-kanaler/totalt antal MHz. Dividendkapaciteten kan ökas ytterligare på UHF-bandet i t.ex. Skåne om frekvenser flyttas från grannområden (Småland, Halland och Blekinge). Kanal 12 på VHF-bandet ingår inte i denna studie pga T-DAB-tilldelningar i Sverige. På övriga kanaler i VHF-bandet är det bara allotments i grannländer som kan begränsa dividendkapaciteten. Tabell 20: Dividendkapacitet på UHF-bandet i scenario 1 i Skåne RND DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/UMTS 1 Högmast/högeffekt 4/32 0/0 0/0 4/32 11/88 2 Högmast /lägre effekt 4/32 3/24 5/40 4/32 15/120 3 Lågmast/lågeffekt 4/32 5/40 5/40 4/32 15/120 4 Lågmast/micro 4/32 15/120 15/120 4/32 15/120 Tabell 20 visar att man kan frigöra 4 stycken 8 MHz-kanaler för DVB-T/HDTV. Ytterligare kapacitet kan inte frigöras då man minskar den utgående störningen, genom att gå från RND1 till RND4. Dividendkapaciteten begränsas av inkommande störningar från omgivande
34 (63) nät. Samma kommentar gäller också för WiMAX/BWA eftersom näten är planerade för takantennmottagning. För DVB-H/MediaFLO-nät krävs högre effekt för att uppnå täckning eftersom näten är planerade för handportabel utomhusmottagning. Det är orsaken till att man inte kan frigöra några kanaler initialt med RND1. Då man sedan minskar den utgående störningen ser man att dividendkapaciteten ökar, från 0 till hela 15 kanaler. I det läge då dividendkapaciteten blir 15 kanaler är i princip alla kanaler möjliga att använda utom de som används i intilliggande områden. I fallet Skåne är Köpenhamnsområdet också att betrakta som ett intilliggande område. Eftersom de inkommande störningarna är stora i Skåne kan man genom att använda ett störningståligt system som MBMS/UMTS få loss hela 11 kanaler för RND1, som sedan ökar till 15 kanaler för RND4, då man minskar den utgående störningen ytterligare. Intressant är att notera att man för DVB-H/MediaFLO också får en dividend på 15 kanaler för RND4. Tabell 21: Dividendkapacitet på UHF-bandet i scenario 1 i Stockholm RND DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/UMTS 1 Högmast/högeffekt 5/40 1/8 1/8 5/40 14/112 2 Högmast /lägre effekt 7/56 9/72 9/72 5/40 19/152 3 Lågmast/lågeffekt 7/56 13/104 13/104 5/40 19/152 4 Lågmast/micro 7/56 19/152 19/152 5/40 19/152 Tabell 21 visar att spektrumsituationen är något bättre i Stockholmsområdet jämfört med Skåne. Orsaken till att hela 19 kanaler (4 fler än i Skåne) kan frigöras som mest för alla nät/system som dimensionerats för handportabel mottagning är att Stockholm har färre grannområden vars frekvenser man inte kan nyttja. Tabell 22: Dividendkapacitet på UHF-bandet i scenario 1 i Örnsköldsvik RND DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/UMTS 1 Högmast/högeffekt 10/80 6/48 6/48 10/80 20/160 2 Högmast /lägre effekt 10/80 20/160 20/160 10/80 20/160 3 Lågmast/lågeffekt 10/80 20/160 20/160 10/80 20/160 4 Lågmast/micro 10/80 20/160 20/160 10/80 20/160
35 (63) Tabell 22 och 23 visar att dividendkapaciteten blir ännu något högre än i Stockholm i områdena Örnsköldsvik och Örebro. Orsaken är en gynnsammare störningssituation från omgivande nät i dessa områden. För MBMS/UMTS blir dividendkapaciteten för Örebro något lägre än i fallet Skåne för RND4. Orsaken är att Örebro har fler grannområden än regionen Skåne har. Tabell 23: Dividendkapacitet på UHF-bandet i scenario 1 i Örebro RND DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/UMTS 1 Högmast/högeffekt 12/96 4/32 4/32 10/80 14/112 2 Högmast /lägre effekt 12/96 10/80 10/80 10/80 14/112 3 Lågmast/lågeffekt 12/96 14/112 14/112 10/80 14/112 4 Lågmast/micro 12/96 14/112 14/112 10/80 14/112 Tabell 24 27 visar dividendkapaciteten för VHF-bandet. På VHF-bandet finns totalt endast 8 kanaler om vardera 7 MHz att tillgå, varav 1 (kanal 12) enligt förutsättningarna för studien används för DAB-sändningar. Dividendkapaciteten för DVB-T/HDTV ökar från 1 kanal för Skåne till maximalt 7 kanaler i Örebro. Orsaken till att Örebro kan nyttja alla tillgängliga kanaler är att störningarna till och från grannländer är låga och inte ger några begränsningar. Det kan vara viktigt att påpeka att vi i denna studie endast beräknat möjligheten att kanalen i sin helhet skall kunna nyttjas för sändningar med ett visst system. I fallet T-DAB/T-DMB finns det plats för fyra intilliggande sändningar i en 7 MHz tv-kanal. Av detta skäl har vi underskattat dividendkapaciteten för T-DAB/T-DMB. Detta gäller i områden där vi har begränsningar från grannländernas DAB tilldelningar på andra kanaler än kanal 12, exempelvis i Skåne och i närheten till Norge. Tabell 24: Dividendkapacitet på VHF-bandet i scenario 1 i Skåne RND DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/UMTS 1 Högmast/högeffekt 1/7 0/0 0/0 1/7 2/14 2 Högmast /lägre effekt 1/7 1/7 1/7 1/7 4/28 3 Lågmast/lågeffekt 1/7 2/14 2/14 1/7 4/28 4 Lågmast/micro 1/7 4/28 4/28 1/7 4/28
36 (63) Tabell 25: Dividendkapacitet på VHF-bandet i scenario 1 i Stockholm RND DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/UMTS 1 Högmast/högeffekt 3/21 0/0 0/0 3/21 6/42 2 Högmast /lägre effekt 3/21 4/28 4/28 3/21 7/49 3 Lågmast/lågeffekt 3/21 6/42 6/42 3/21 7/49 4 Lågmast/micro 3/21 7/49 7/49 3/21 7/49 Tabell 26: Dividendkapacitet på VHF-bandet i scenario 1 i Örnsköldsvik RND DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/UMTS 1 Högmast/högeffekt 3/21 2/14 2/14 3/21 7/49 2 Högmast /lägre effekt 3/21 7/49 7/49 3/21 7/49 3 Lågmast/lågeffekt 3/21 7/49 7/49 3/21 7/49 4 Lågmast/micro 3/21 7/49 7/49 3/21 7/49 Tabell 27: Dividendkapacitet på VHF-bandet i scenario 1 i Örebro RND DVB-T/ HDTV DVB-H/ MediaFLO T-DAB/ T-DMB WiMAX/ BWA MBMS/UMTS 1 Högmast/högeffekt 7/49 7/49 7/49 7/49 7/49 2 Högmast /lägre effekt 7/49 7/49 7/49 7/49 7/49 3 Lågmast/lågeffekt 7/49 7/49 7/49 7/49 7/49 4 Lågmast/micro 7/49 7/49 7/49 7/49 7/49