LTE stört drahtlosen Kopfhörergenuss

Dr. Harald B. Karcher, Juli 2013

LTE-800-Endgeräte können Funkkopfhörer in benachbarten Frequenzbereichen empfindlich stören.

Bei LTE-Downloads hört man oft Brutzel-Geräusche im Wireless Headphone, bei LTE-Uploads sogar unangenehm schrilles Kratzen. Zumindest auf kurze Entfernung.

Können LTE-Geräte, wie etwa LTE-Router (rechts) und LTE-Smartphones (mittig),
die Ton-Funkstrecke zwischen dem 3D-HD-Philips-Fernseher 47PFL (hinten) und
dem Wireless-Kopfhörer Sennheiser HDR 119 II (links) auf kurze Distanz stören? Yes, they Can!
(Bildquelle: Dr. Harald Karcher).

Dieser Beitrag fasst die Ergebnisse einer 70-seitigen Studie zusammen. Sie sollte klären, ob und in welchen Situationen Funkkopfhörer durch LTE-End-Geräte in ihrer Tonqualität eingeschränkt oder gestört werden. Dazu wurde der Ton aus HD-Fernsehsendungen über Drahtlos-Kopfhörer an den Tester übertragen. Gleichzeitig liefen Daten-Downloads und Daten-Uploads über LTE-Router und LTE-Smartphones im gleichen Raume. Die dadurch verursachten Störgeräusche auf den TV-TON wurden aufgezeichnet und ausgewertet. Störeinflüsse der LTE-800-Geräte auf das TV-BILD gibt es auch, die wurden in der Studie aber nicht dokumentiert.

Aus Platzgründen werden in diesem Summary nur LTE-Geräte mit Vodafone-SIM-Karten berücksichtigt, auch weil Vodafone per Testschluss im Mai 2013 schon die breiteste LTE-Geräte-Palette im Markt hatte: Vodafone funkt seine LTE-Downloads bei 801 bis 811 MHz und seine LTE-Uploads bei 842 bis 852 MHz. Bei den Uploads sind somit stärkere Störungen zu erwarten, weil das LTE-Upload-Band näher am „Kopfhörer-Band“ liegt als das LTE-Download-Band. In der Originalstudie sind auch Stör-Tests mit o2 und der Telekom enthalten.

Das von den LTE-Geräten gestörte Funk-Kopfhörersystem „Sennheiser RS 119 II“ überträgt den Ton im Frequenz-Bereich 863,35 bis 864,75 MHz. Eine Übertragung der folgenden Störtest-Ergebnisse auf andere Frequenzbereiche ist nicht ohne weitere Untersuchungen möglich.

Die Uplink-Frequenzen der deutschen LTE-800-Provider o2, Vodafone und Telekom liegen näher am „Wireless-Kopfhörer-Band“ als die Downlink-Frequenzen.
(Quelle: APWPT
)

LTE stört Kopfhörergenuss

Das Ergebnis: Fast alle getesteten LTE-Endgeräte verderben den drahtlosen Kopfhörergenuss im LTE-800-Modus mit schrillen, kratzenden Störgeräuschen, sofern sie direkt neben der Kopfhörer-Muschel betrieben werden. Bei den meisten LTE-Geräten verschwinden diese Störgeräusche allerdings schon nach 10 bis 15 Zentimetern Abstand von der Hörmuschel. Nur die wenigsten LTE-800-Geräte stören auch noch marginal in 70 cm Entfernung, etwa der älteste LTE-800-Router überhaupt, der „Huawei B390s-2“ alias „Vodafone B1000“. Bei den Tests wurde die Lautstärke am Kopfhörer allerdings bis zur unteren Hörgrenze reduziert, um die Störungen in den Audio-Aufzeichnungen besser hörbar zu machen.

Die Störgeräusche im drahtlosen Kopfhörer sind in der Regel beim LTE-Daten-UPLOAD, also vom Enduser aus betrachtet beim SENDEN von Daten, wesentlich schriller als beim LTE-Daten-Download. Das Hochladen von Fotos und Videos auf Facebook oder YouTube wäre etwa ein solcher UPLOAD, der mitunter mehrere Minuten anhalten kann, je nach Umfang der Fotos und Videos, und je nach aktueller Geschwindigkeit des LTE-Netzes und des LTE-Gerätes.

Alte LTE-Geräte stören stärker als Junge

Bei den LTE-Endgeräten gibt es offenbar starke Unterschiede im Störverhalten. Die LTE-Geräte-Hersteller haben also durchaus Gestaltungsmöglichkeiten zur Reduzierung der Störpotenziale:

* Das erste in Deutschland kommerziell vertriebene LTE-SmartPhone „HTC Velocity 4G“ störte in unserem Test stärker als die moderneren Testlinge wie „Nokia Lumia 920“, „Samsung Galaxy S3“ oder das neue „Samsung Galaxy S4“. Auch der Velocity-Nachfolger „HTC One XL“ erzeugte auf kurze Distanz geringere Störgeräusche im Kopfhörer als der Erstling und Maximalstörer „HTC Velocity 4G“.

* Bei der Gattung der LTE-Router stört ebenfalls das älteste Gerät am stärksten: Der erste in Deutschland kommerziell vertriebene LTE-800-Router „Huawei B390s-2“ wurde in Deutschland auch als „o2 LTE Router“, als „Telekom Speedport LTE“ und als „Vodafone B1000“ vertrieben. Somit ist eine hohe Verbreitung just dieses historischen Huawei-LTE-800-Routers im Feld zu vermuten. Wir haben stellvertretend die Vodafone-Variante B1000 in den Störungstest genommen.

Kopfhörer mit Audio-Mess-Ausgang

Die Basisstation des Funk-Kopfhörer-Systems der Marke „Sennheiser RS 119 II“ wurde mit dem analogen Kopfhörerausgang des HDTV-Fernsehgerätes verbunden. Die Basisstation steht im Test links vorne vor dem TV-Bildschirm. Der Hersteller nennt die Basisstation auch „TR 119 II transmitter with audio connecting cable“ oder „Sender TR 119 II mit Audio-Anschlusskabel“.

Das drahtlos-mobile Kopfhörer-Teil sitzt bei den Störungs-Messungen auf dem Kopf des Testers, ganz wie im echten Leben. Die rechte Kopfhörer-Muschel wurde von Sennheiser eigens für diese Testreihe mit einem Audio-Kabel nachgerüstet. An diesem Kabelende hat der Tester einen mobilen Audio-Recorder angeschlossen, der die TV-Töne mitsamt LTE-Störgeräuschen im MP3-Audioformat in 192-Kbps-Qualität aufzeichnet. So können auch Dritte, die beim Test nicht zugegen waren, die aufgezeichneten Störgeräusche anhören und selber interpretieren. Der Hersteller nennt das mobile Kopfhörer-Teil auch „HDR 119 II headphones“ oder „Kopfhörer HDR 119 II“.

LTE-Smartphone HTC Velocity 4G

Das Android-Smartphone „HTC Velocity 4G“ kam im Frühling 2012 als erstes LTE-Handy überhaupt in den deutschen Markt. Es beherrscht LTE bei 800/2600 MHz, HSPA/WCDMA bei 900/2100 MHz und Quad-band GSM/GPRS/EDGE bei 850/900/1800/1900 MHz.

Vermutlich hat das HTC Velocity 4G besonders die innovativsten Early Adopter erreicht und somit keine allzu große Verbreitung im deutschen Feld gefunden. (Bildquelle: Dr. Harald Karcher).

Der Tester stellt sicher, dass sich das LTE-Smartphone bei den Messungen auch tatsächlich im LTE-800-Betriebsmodus befindet, weil genau in diesem Modus die interessantesten Störungen zu erwarten sind.

Befindet sich das LTE-Smartphone beim Test mit Vodafone 4G-LTE-800 direkt Null Zentimeter rechts neben der rechten Hörmuschel des Kopfhörers, so ergeben sich brutale Kratzgeräusche in unangenehmen Frequenzlagen. Das gesprochene Wort aus dem Fernsehgerät tritt subjektiv stark in den Hintergrund und ist kaum noch verständlich.

In der folgenden Audio-Datei lag die Display-Vorderseite des HTC Velocity 4G direkt auf der Hörmuschel des Kopfhörers: Man hört brutale Download-Geräusche ab Sekunde 7 und noch schrillere UPLOAD-Geräusche ab Sekunde 18:

In der folgenden Audio-Datei lag die Display-Rückseite des HTC Velocity 4G direkt auf der Hörmuschel des Kopfhörers: Man hört brutale Download-Geräusche ab Sekunde 6 und noch schrillere UPLOAD-Geräusche ab Sekunde 14:

Hält der Tester das Hightech-Handy mit voll ausgestreckter Hand ca. 70 Zentimeter rechts neben die rechte Hörmuschel, so entstehen beim LTE-Download-Test nur noch extrem leichte Kratzgeräusche. Die Störgeräusche werden stärker, wenn die Aluminium-beplankte Rückseite des Handys zum Tester schaut. Sie werden deutlich geringer, wenn der Tester das Handy um 180° dreht und die Vorderseite des Handys zum Kopfhörer schaut.

LTE-Smartphone Nokia Lumia 920

Das innovative Windows Phone 8 Handy namens „Nokia Lumia 920“ beherrscht folgende Netzfrequenzen:

* GSM Quad-Band (850/900/1800/1900 MHz)
* UMTS Quad-Band (850/900/1900/2100 MHz)
* LTE Penta-Band (800/900/1800/2100/2600 MHz)

Damit ist es LTE-technisch fast genau so vielseitig wie das Samsung Galaxy S4. Beide Top-SmartPhones beherrschen auch alle deutschen LTE-Bänder bei 800, 1800 und 2600 MHz.

Das edle Nokia Lumia 920 beherrscht unter anderem alle drei deutschen LTE-Bänder bei 800, 1800 und 2600 MHz. (Bildquelle: Dr. Harald Karcher).

In der folgenden Audio-Datei lag die Display-Vorderseite des Nokia Lumia 920 in null cm Abstand an der Hörmuschel des Kopfhörers: Download-Störgeräusche hört man ab Sekunde 3 und UL-Geräusche ab Sekunde 16:

In der folgenden Audio-Datei lag die Display-Rückseite des Nokia Lumia 920 in null cm Abstand an der Hörmuschel des Kopfhörers: Download-Störgeräusche hört man ab Sekunde 3 und die UL-Geräusche ab Sekunde 16:

LTE-Router Vodafone B1000

Der unter dem B1000 steckende LTE-800-Router Huawei B390s-2 kam schon Ende 2010 in den damals noch wunderbar leeren Testnetzen der LTE-Netzbetreiber zum Einsatz.

Dort konnte er beweisen, dass Downloads bis zu 50 MBit/s und Pingzeiten bis zu 20 Millisekunden in deutschen LTE-800-Netzen mit 10 MHz breiten LTE-Kanälen kein Problem für ihn sind.

Der älteste LTE-800-Router „Huawei B390s-2“, alias „O2 LTE Router“ alias „Telekom Speedport LTE“, alias „Vodafone B1000 LTE W-LAN Router“ (im Bild oben) entpuppt sich als DER Maximal-Störer in unserem gesamten LTE-Gerätepark (Bildquelle: Dr. Harald Karcher).

Der Huawei B390s-2 beherrscht nur einen einzigen Funkmodus, nämlich LTE bei 800 MHz. Eine Rückschaltung auf GPRS, EDGE, UMTS oder HSPA ist bei diesem Router nicht möglich. Er versteht nur LTE, und das auch nur im Frequenzband bei 800 MHz.

Im Modus Vodafone 4G-LTE-800 entpuppte sich der Huawei B390s-2 als DER Maximal-Störer in unserem gesamten LTE-Gerätepark. Sogar in 70 cm Entfernung von der Kopfhörer-Muschel des Sennheiser RS 119 II Systems waren beim UPLOAD noch leicht pulsierende Störgeräusche hörbar. Eine solche „Störungs-Reichweite“ schaffte ansonsten nur noch sein Nachfolger „Huawei B593u-12“ alias „Vodafone B2000“.

Kurz gesagt: Der älteste LTE-800-Router überhaupt, der Huawei B390s-2, stört offenbar am stärksten:

An der Display-Vorderseite des Vodafone B1000, in null cm Abstand zur Hörmuschel des Kopfhörers, kamen DL-Kratz-Geräusche ab Sekunde 4. Pulsierendes UL-Kratzen hört man ab Sekunde 27. Gemessen vorne oben links, dort kommen die übelsten Störgeräusche: Hören Sie es sich selber an:

An der Anschluss-Rückseite des Vodafone B1000, in null cm Abstand zur Hörmuschel des Kopfhörers, kamen DL-Kratz-Geräusche ab Sekunde 3. Pulsierendes UL-Kratzen hört man ab Sekunde 17. Gemessen Hinten Oben Mitte, dort kommen die übelsten Störgeräusche: Lauschen Sie der Audio-Datei:

Zwölf LTE-Geräte in der Original-Studie

In der Original-Studie vom Mai 2013 wurden insgesamt 12 LTE-Geräte berücksichtigt, und zwar:

Apple iPhone 5, AVM FRITZ!Box 6810 LTE, AVM FRITZ!Box 6840 LTE, AVM FRITZ!Box 6842 LTE, HTC One XL, HTC Velocity 4G, Nokia Lumia 920, Samsung Galaxy Note II LTE, Samsung Galaxy S3 LTE, Samsung Galaxy S4, Vodafone B1000, Vodafone B2000.

Ein PDF der 70-seitigen Studie ist hier erhältlich: DrKarcherFinalReport21072013 [2.395 KB]

Tester und Auftraggeber der LTE-Störungs-Studie

Der Tester und Autor, Dr. Harald B. Karcher, arbeitet als unabhängiger Technik-Experte in München. Seit LTE in deutschen Netzen funkt, also seit 2010, hat er auch zahlreiche LTE-Gerätetests in Medien wie CHIP, Connect, Computerwoche, CNET, ZDNet, FOCUS Online und weiteren veröffentlicht.

Die 360°communications GmbH ist eine Full-Service-Agentur für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit mit Sitz in München und ist als Kommunikationsdienstleister für die Association of Professional Wireless Production Technologies (APWPT) tätig.

Der Berufsverband für professionelle drahtlose Produktionstechnologie (Association of Professional Wireless Production Technologies, APWPT) vertritt die Interessen der Hersteller und Nutzer drahtloser Funksysteme. Er setzt sich auf nationaler und internationaler Ebene für den Erhalt der für diese Technik benötigten Frequenzen ein. Zurzeit vertritt der APWPT Verbände mit rund 25000 Mitgliedern und weitere Organisationen aus Europa und darüber hinaus.

Ergänzende APWPT-Hinweise

Wir bedanken uns bei Herrn Dr. Karcher für seine bemerkenswerte Arbeit, die die technische Sektion unserer Homepage bereichert.

Wir möchten zusätzlich auf den Umstand hinweisen, dass das hier beschriebene Szenario einen ersten Blick auf ein reales Störungsszenario gibt. Der Beitrag ist sicher, vor einer abschließenden Bewertung für weiterführende Szenarien, durch zusätzliche Studien zu ergänzen.

Wir verweisen diesbezüglich auf die aktuelle Arbeit der ECC/CEPT Studiengruppe SE 24, die derzeitig eine internationale Studie durchführt: "..Impact of SRD applications used in the band 862-863 MHz on applications in the band below 862 MHz (LTE) and on the cordless audio applications operating in 863-865 MHz."

Wir berichten, sobald uns weitere Informationen vorliegen.

Wollen Sie eigene Erfahrungen einbringen oder haben Sie Fragen? Bitte schreiben Sie an info@apwpt.org