Interferenze LTE nei canali TV DVB-T
L’LTE (acronimo di Long Term Evolution – Evoluzione di lungo periodo) è il nuovo standard di trasmissione utilizzato dagli apparati cellulari di 4a Generazione (4G) per offrire connettività a banda larga ai dispositivi mobili, con velocità notevolmente superiori rispetto all’attuale standard UMTS (3G). Cosi come il suo attuale predecessore, anche l’LTE utilizza varie frequenze (sarebbe più corretto parlare di bande di frequenze) per dialogare con i terminali mobili (smartphone, tablet, internet key):
- banda di frequenza 800 MHz
- banda di frequenza 900 MHz
- banda di frequenza 1800 MHz
- banda di frequenza 2600 MHz
Dai primi mesi del 2013, nelle maggiori città italiane, alcuni gestori di telefonia mobile hanno iniziato a diffondere il nuovo segnale sfruttando la frequenza degli 800MHz, dando così il via ad un nuova era di servizi e possibilità che finora erano relegati alle mura domestiche.
Fin qui tutto bene. I problemi iniziano quando si lascia il settore prettamente “commerciale” e ci si addentra nelle caratteristiche tecniche in cui ogni cosa deve funzionare come si deve.
DDT e LTE in Italia
Per il nostro paese e per lo stato attuale delle frequenze, il sistema più interessante ma anche più problematico è rappresentato dal primo punto, cioè dalle trasmissioni operanti sulle frequenze degli 800 MHz, da cui il nome LTE800. La normativa di riferimento è la CEI 100-7 che prevede i valori di potenza massimi ammessi.
Tralasciando le questioni di “compatibilità” dei (pochi, per ora) terminali LTE disponibili sul mercato, va detto che questo standard lavora su bande di frequenza che fino a poco tempo fa erano utilizzate esclusivamente per trasmettere canali televisivi DTT e precisamente i canali dal 61 al 69 (frequenza da 790MHz ad 800MHz). Questi canali sono stati progressivamente “svuotati” delle emittenti che trasmettevano e successivamente sono stati spenti. Lo spazio che si è così liberato è stato in parte usato per le trasmissioni LTE800 come si evince dallo schema seguente:
La Potenza di Trasmissione
In linea teorica i due sistemi possono coesistere tranquillamente in quanto non si sovrappongono e sono divisi da una, seppur ridotta, “zona franca” cioè uno spazio di frequenza di larghezza 1MHz che va sotto il nome di Banda di guardia. Il problema nasce quando si parla di potenza di trasmissione e di impianti TV non adeguati. Il segnale LTE dovrà raggiungere dispositivi mobili costruttivamente piccoli e che si trovano per la maggior parte in ambiente chiusi: per questo motivo la potenza con cui viene trasmesso dovrà essere abbastanza alta da permettere una copertura sufficiente dei terminali interessati. La potenza di trasmissione dei ripetitori LTE (LTE-BS) sarà quindi necessariamente maggiore di quella richiesta da un ripetitore DVB-T che dovrà invece raggiungere antenne terrestri appositamente studiate ed installate per trarne il massimo guadagno (es. antenne installate sui tetti delle case). La potenza può arrivare, nel caso limite, a 126 dBµV, un valore almeno doppio rispetto a quello usato dai trasmettitori DVB-T che si attesta normalmente su livelli di 60-70 dBµV. Ricordiamo ai non addetti ai lavori, che la misurazione in deciBel (dB) non è lineare ma esponenziale, di conseguenza la potenza effettiva irradiata da un LTE-BS e di centinaia di volte superiore rispetto a quella irradiata da un ripetitore DVB-T.
I disturbi di ricezione: quando l’amplificatore entra in “saturazione”
Se il nostro impianto TV non è adeguato al nuovo standard, sarà in grado di ricevere tutti canali DVB-T (fino al ch.60) ma sarà comunque in grado di continuare a ricevere le frequenze fino agli 800MHz (precedentemente usate per trasmettere i vecchi canali 60÷69) le quali, però, porteranno segnali con una potenza molto superiore ai canali TV DVB-T. La naturale conseguenza è l’intermodulazione dell’amplificatore/centralino, cioè un fenomeno che si verifica in un amplificatore, quando il segnale in ingresso ha potenza troppo elevata per essere correttamente amplificato. In questo stato l’amplificatore non lavora correttamente causando problemi di ricezione su tutti i canali TV e non soltanto su quelli di frequenza più vicina. L’immagine sotto riassume in maniera sintetica questo problema.
Esempio molto semplificato del problema dell’intermodulazione (saturazione). Nel esempio “A” si nota che i diversi canali in ingresso hanno livello (potenza) uniforme: in uscita l’amplificatore aumenterà il livello di ciascun canale di un valore pari al guadagno (gain) di amplificazione, rimanendo nei limiti della propria potenza di uscita (es. 115dBµV). Nell’esempio “B” un canale (colore rosso) prevale sugli altri in termini di potenza; l’amplificatore non riesce quindi a lavorare correttamente in quanto il livello del segnale in uscita supera la potenza massima ammissibile.
Filtri LTE, Antenne e componenti LTE free
La soluzione risiede nell’escludere le frequenze LTE dal nostro impianto usando filtri e componenti che abbiano una banda passante inferiore a 790MHz. Il componente di un impianto con maggiore guadagno (quindi con maggiore capacità di ricevere i segnali elettromagnetici) è l’antenna (o le antenne). Questo componente è quindi il principale interessato dell’adeguamento e può essere trattato in due modi: sostituendo l’antenna esistente con una equivalente avente taglio LTE integrato oppure inserendo in serie alla calata e prima dell’amplificazione un filtro LTE. I filtri LTE possono essere di vario genere a seconda dell’efficacia del taglio. I più economici hanno filtraggio più blando e risultano quindi meno efficaci in caso di elevata vicinanza all’LTE-BS. I filtri più costosi, conformi alla normativa CEI 100-7 (che quindi assicurano una attenuazione di 30dB alla frequenza di 793MHz), sono molto più selettivi e permettono un taglio drastico anche in presenza di forte segnale LTE. In ogni caso un buon filtro non deve introdurre attenuazione sui canali DVB-T adiacenti, come il canale SFN60 che contiene canali di notevole interesse come Sportitalia1, Sportitalia 2, Sportitalia 24, e Rtl 102,5.
In fase di adeguamento dell’impianto occorre considerare anche i componenti interessati alla distribuzione: miscelatori, divisori e derivatori dovranno essere di tipo schermato, con collegamento alla messa a terra in modo da risultare immuni alle interferenze superiori ai 790MHz.
Ne deriva che la priorità di intervento è la seguente:
- Antenna/antenne
- Amplificatore/centralino
- Miscelatori
- Derivatori e Divisori (partitori)
- Cavi
Già dalla fine del 2012 tutti i principali produttori hanno iniziato ad integrare il proprio catalogo con nuovi prodotti specifici per LTE oppure con rivisitazioni di prodotti famosi allo scopo di renderli compatibili con il nuovo standard. Fracarro e Mitan propongono rispettivamente la SIGMA LTE e la MOON50 LTE come evoluzioni delle omonime antenne UHF. Televes ha introdotto la DAT790LTE in sostituzione della rinomata DATHD. Tutti i produttori prevedono a catalogo filtri in-line passanti e filtri a norma CEI. I prodotti che man mano verranno introdotti in commercio sono raggruppati nell’apposita categoria “Articoli LTE Free” del nostro e-commerce, allo scopo di facilitarne la ricerca.
In caso siano presenti elettroniche (amplificatori/centralini) di recente produzione probabilmente non sarà necessario sostituirli, anche se ciò dipenderà, oltre che dall’elettronica stessa, anche dalla distanza dall’LTE-BS. Un’elettronica costituita da un involucro schermato metallico risulterà molto più immune alle interferenze di un’elettronica di vecchia generazione, che di solito hanno involucro plastico, componenti discreti e connettori a morsetto vecchio tipo.
Per i miscelatori ed i componenti della distribuzione valgono le stesse considerazioni. Se c’è la possibilità, è opportuno installare componenti di recente produzione, realizzati con componenti di buona fattura e che garantiscano elevata immunità ai disturbi. Sono da prediligere componenti che abbiano connettori di tipo F o comunque metodi di connessione rapida certificati. In caso di realizzazione di un impianto ex-novo, oppure di totale rinnovamento di impianto esistente, sono da preferire cavi coassiali in Classe A o Classe A+. La classe di un cavo coassiale indica, tra le altre cose, l’efficacia di schermatura della treccia (e dell’eventuale foglio) dai segnali interferenti esterni. Ad esempio un cavo di classe A, ovvero con efficienza di schermatura > 85 dB, è sicuramente preferibile rispetto ad un cavo di classe B.
CONSIDERAZIONI
Adottando anche solo in parte gli accorgimenti descritti nel presente articolo ci sono ottime probabilità di risolvere le problematiche legate alle interferenze LTE. Va detto che le trasmissioni sugli 800MHz sono iniziate da pochi mesi e che eventuali problemi legati a potenze non adeguate oppure all’utilizzo delle frequenze immediatamente adiacenti la Banda di Guardia potrebbero nascondere problemi che solo prove sul campo possono portare alla luce. In ogni caso, se stiamo riscontrando problemi di ricezione dovuti all’LTE, oppure se siamo in procinto di ammodernare o di costruire da zero l’impianto TV, è caldamente consigliabile lavorare seguendo i consigli sopra descritti, compatibilmente con le proprie capacità e nel rispetto delle regole e delle procedure in materia.
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