Simulcast vid digitalisering av FM-bandet

I de fall man önskar introducera digitalradio ”mjukt” på t ex FM-bandet är det lämpligt att göra detta stegvis i
kontrast till ”hård” introduktion då bytet sker från analogt till digitalt vid ett visst datum. För att kunna göra en
stegvis introduktion används en enkel metod som kallas ”simulcast”, vilket innebär att operatören eller
radiostationen samtidigt sänder såväl traditionellt analogt som digitalt.

Simulcast kräver dock att det finns tillräckligt med frekvensutrymme tillgängligt på det band man vill digitalisera,
t ex FM bandet. Detta band täcker 87.5 MHz till 108 MHz, dvs omfattar en totalt tillgänglig bandbredd på 20.5
MHz. Post- och telestyrelsen allokerar frekvenstillstånd med en ungefärlig indelning, lite grovt avrundat till 400
kHz intervall. Detta innebär därmed att antalet möjliga FM sändare uppgår till c:a 50 stycken. Dock är
förfarandet mer komplicerat än så, då man bl a måste ta hänsyn till olika sändares uteffekt samt deras
geografiska lokation för att säkerställa att inte olika program stör varandra i mottagarna (s k överhörning). Av
denna anledning allokeras frekvenstillstånden glesare i frekvens vid högre uteffekter och tätare vid lägre
uteffekter. Frekvensmässigt ska heller inte en svag sändare placeras nära en stark sändare eller omvänt, då
den starka sändaren kan slå ut de mottagare som lyssnar på den svagare. Sammantaget är således
frekvensplanering ganska komplicerat då det innebär ett multidimensionellt optimeringsproblem där många
faktorer måste beaktas.

Simulcast visualiseras nedan med ett enkelt exempel innefattande två FM sändare samt en DRM+ sändare.
FM1 och DRM+ sänder i simulcast och FM2 är autonom. FM1 och DRM+ ligger i detta exempel på ett
center/center avstånd på 200 kHz.










Digital Radio Sweden
Simulcast

För att inte störa lyssnarens FM mottagare med DRM+ (DRM+ signalen låter som brus) vid simulcast måste
uteffekten från DRM+ sändaren sänkas (s k back-off) med minst 20dB i det fall där DRM+ sändaren ligger
150 kHz från FM sändaren (mindre avstånd än 150 kHz anses inte tillämpligt). Detta ger en effektminskning på
100 gånger för DRM+, vilket innebär att sänder FM sändaren på 1 kilowatt så bör DRM+ sändaren sända på
max 10 watt. Noteras bör att DRM+ sändaren i detta fall är c:a 20 dB svagare än FM sändaren (1/100-del),
men då digitala modulationsmetoden (OFDM) i mode-E (och 4-QAM, [robust, och lägre bitrate]) uppvisar
betydligt högre effektivitet än analog FM modulation, torde räckvidden vara nära identisk i detta typfall.

Om DRM+ sändaren ligger 200 kHz från FM sändaren (bild ovan) kan skillnaden minskas med c:a 10 dB, vilket
innebär att i fallet med FM sändaren på 1 kilowatt så bör DRM+ sändaren sända på max 100 watt för att inte
störa FM mottagaren. Noteras bör att DRM+ sändaren i detta fall är c:a 10 dB svagare än FM sändaren
(1/10-del), men då digitala modulationsmetoden (OFDM) i mode-E (och 16-QAM, [mindre robust, men högre
bitrate]) uppvisar högre effektivitet än analog FM modulation, torde räckvidden vara nära identisk även i detta
typfall.

Det föreligger alltså ett givet förhållande mellan frekvensavståndet mellan FM sändaren och DRM+ sändaren
(kallat delta-f) vilket ger en maximalt tillåten uteffekt hos DRM+ sändaren i watt (kallat delta-P) relaterat till
delta-f. Ju närmare DRM+ och FM signalerna ligger varandra, desto lägre uteffekt bör DRM+ sändaren ha för
att inte störa FM mottagaren. Detta s k skyddsavstånd (protection ratio eller protection level) har man kommit
fram till genom både teoretiska beräkningar samt praktiska mätningar med olika radiofabrikat.

Således gäller att:
Ett delta-f på 150 kHz ger ett minimum delta-P på c:a 20dB (1% uteffekt hos DRM+ relativt FM)
Ett delta-f på 200 kHz ger ett minimum delta-P på c:a 10dB (10% uteffekt hos DRM+ relativt FM)

Notera att ovanstående utgör rekommenderade riktvärden och gäller all frekvensplanering på t ex FM bandet
oavsett simulcast eller ej. Även om en helt digital sändare vill sända med DRM+ på FM bandet och det finns
analoga FM sändare i närheten, så gäller ovan nämnda riktvärden.

Tilläggas bör att man får minst problem med överhörning och störningar när FM mottagaren är av hög kvalitet
dvs har branta ingångsfilter och hög selektivitet. Sådana egenskaper finns sällan hos de lågprismottagare som
säljs billigt i teknikhandeln.

Överhörning åt andra hållet, dvs risk att FM sändningens radioprogram skulle läcka in och störa DRM+
mottagaren, är praktiskt taget obefintlig då radiomodemet är digitalt med hög selektivitet och god filtrering hos
mottagaren och släpper inte igenom FM signalen. Däremot kan en stark FM sändare störa ut en DRM+
mottagare om den befinner sig nära FM sändaren.

                                                                                                                            LL20140417