Neue Detektoren für die Bewertung von Funkstörungen

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1 Neue Detektoren für die Bewertung von Funkstörungen Manfred Stecher Rohde & Schwarz, München page 1 Bewertung von Funkstörungen Wozu (oder warum) Bewertung? unerwünschte Emissionen haben unterschiedliches zeitliches Verhalten mit unterschiedlicher Wirkung auf den Funkempfang Kontrolle erfolgt von Amts wegen Gerechtigkeit bei der Erfassung Wer weniger Störeffekt produziert, soll weniger Aufwand zur Entstörung treiben müssen Wonach Bewertung? Für analog modulierte Funksignale: Methoden der Psychophysik fi Quasi-Peak-Gleichrichter für digital modulierte Funksignale: Bitfehlerwahrscheinlichkeit fi welcher Detektor? page 2

2 QP Gleichrichter Rel. input level for constant indication in db MHz (Band C and D) MHz (Band B) khz (Band A) - 12 Single pulse Pulse rate 43.5 db 1 khz page 3 Pulsbewertung pulse repetition frequency (PRF) Hz PK QP RMS AV CISPR band B (15 khz to 3 MHz) db page 4

3 Andere Gleichrichter Spitzenwert-Gleichrichter Mittelwert-Gleichrichter Effektivwert-Gleichrichter Weiteres CISPR/A-Projekt APD = Amplitude Probability Distribution (Amplituden-Wahrscheinlichkeits-Verteilung) page 5 Digitale Funksysteme Wesentliche Eigenschaften: Datenkompression und -Vorverarbeitung Codierverfahren - Anhängen von tail bits an data frames, convolutional coding und interleaving Redundanz zur Fehlererkennung und -korrektur verschiedene Modulationsverfahren GMSK, QPSK, OFDM, QAM und abgewandelte Verfahren Grenz-BEP für perfekten Empfang Projekte in CISPR/A und ITU-R page 6

4 Messprinzip Funksignal- Generator Störquelle (Pulsmod. Generator) Originaldaten zum Vergleich + Funk- Empfänger BER page 7 Mess-Signal (Störspektrum) dbuv MHz page 8

5 GSM (RBER 1b gemessen) GSM 18 Ericsson downlink f = 185,8 MHz RBER 1b =,4% 4 frames 12 1 db m V width,1e-6s width,5e-6s width 1,E-6s width 2,E-6s width 5,E-6s width 1,E-6s f / Hz page 9 GSM: Bewertungskurven mit Cossap berechnet (U. Neibig) C/I Improvement for t = 1 ms db 7 6 BER FER RBER 1b RBER f/hz page 1

6 IS-95: CDMA mit QPSK (= CDMA one) IS-95 forward f = 878,49 MHz, FER = 2%, -83 dbm, full rate db(mv) width,1e-6s width,5e-6s width 1,E-6s width 2,E-6s width 5,E-6s width 1,E-6s f / Hz page 11 CDMA 2 CDMA2 forward f = 1955 MHz; FER =,5%; data rate 9,6 kbit/s; signal level -112 dbm dbm V 1 width,1e-6s width,2e-6s 9 8 width,5e-6s width 1,E-6s width 2,E-6s f / Hz page 12

7 CDMA 2 (höhere Datenrate) 1 db m V CDMA2 forward f = 1955, MHz; FER =,5%; different data rates; signal level -16 dbm; pulse width,1 us 9 8 data rate 9,6 kb/s date rate 76,8 kb/s f / Hz page 13 Messaufbau für DRM (digital radio mondial) page 14

8 Rechnerdisplay (DRM) Demodulations- Software, DRM Software Radio Anzeigen: Audio Data Sync page 15 Impulsbewertung für DRM 7 6 db m V DRM at 5,975 MHz; 6,95 MHz; 6,14 MHz; 7,32 MHz; 13,65 MHz; data rate 2,9 kbit/s; signal level kept at constant SNR width 1E-5s width 5E-5s width 1E-4s width 5E-4s f p / Hz page 16

9 DVB-T: QPSK mit hohem Fehlerschutz db(mv) 12 1 DVB-T f = 56, MHz, QPSK 8k, CR 1/2, BER = 3, * 1-6 width,1e-6s width,5e-6s width 1,E-6s width 2,E-6s width 5,E-6s width 1,E-6s ,1 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, f / Hz page 17 DVB-T: 64 QAM mit geringerem Fehlerschutz DVB-T f = 56, MHz, 64 QAM, 8k, CR 7/8, BER = 3, * db(mv) width,1e-6s width,5e-6s width 1,E-6s width 2,E-6s width 5,E-6s width 1,E-6s ,1 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, f / Hz page 18

10 Vergleich von Bewertungskurven: Bezug = System-Bandbreite db Comparison of the Weighting Curves (mobile) for t = 1, ms referred to the System Bandwidth GSM 9 1b Nokia GSM 9 2 Nokia GSM 9 1b Ericsson GSM 9 2 Ericsson GSM 18 1b GSM DECT FP DECT PP TETRA 2 IS-95 J-STD db Average f / Hz page 19 Bewertung der Bewertungsfunktionen Abhängig von der wirtschaftlichen Bedeutung (z.b. mobile Funkdienste, 1,2 Mrd. Stand 12.22) System % Zahl der Anwender GSM 71,6 CDMA 13,2 PDC 5,4 US-TDMA 9,7 Abhängig vom belegten Spektrum eines Funkdienstes page 2

11 Bewertungsgleichrichter (Vorschlag) Bewertungs- Faktor/dB Mittelwert Effektivwert Eck- Frequenz fc Log. der Pulsfrequenz page 21 Realisierung des bewertenden Gleichrichters Effektivwert- Gleichrichter lineare Mittelwert- Bildung Spitzenwert- Bildung page 22

12 Festlegung der Eckfrequenz(en) System f c /khz Kommentar GSM 1,5 oberhalb von f c : sehr nahe Effektivwert DECT 5 oberhalb f c : etwas flacher als Effektivwert TETRA,5 kontinuierliche Änderung der Steigung IS-95 1,5 ähnlich J-STD 8; oberhalb f c nahe Effektivwert DAB 5 oberhalb f c, Kurven sehr flach flach; f c abh. von w p DVB-T,1-5 f c abhängig von w p, Modulation und Codierung MSK... R s Effektivwert oberhalb Symbolrate R s ; keine Codierg. page 23 Bewertung als Funktion der Pulsfrequenz Effektiv+Mittelwert-Gleichrichter 7 6 db (Pulsbreite Wp = Parameter) Wp = 1 us Wp = 1 us Wp = 1 us Wp = 1 ms Wp = 1 ms Wp = 1 ms f p/hz page 24

13 Vergleich der Bewertungskurven, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -1, -11,, E+6 1E+7 AV (4ns) log. AV (4ns) AV (1ms) log. AV (1ms) RMS-AV(4ns) page 25 Normvorschlag Repetition frequency Relative equivalent level of pulse in db Hz Band A Band B Bands C and D 1 to 18 GHz 1 k ± 2, -2 ± 2, 1 k ± 1, -1 ± 1, 1 (ref.) (ref.) (ref.) ±,5 +1 ± 1, +1 ± 1, 1 6 ±,6 +1 ± 1, +2 ± 2, (+2 ± 2,) 25 (ref.) +16 ± 1,6 1 tbd +2 ± 2, 5 tbd +23 ± 2,3 1 tbd - page 26

14 Zusammenfassung Vorläufiger Abschluss eines ca. 1jährigen Projekts, mit: Projektvorschlägen an CISPR/A und ITU-R Vorschlag zur Messung von Pulsbewertungskurven bei Funksystemen Aufnahme und Vergleich wichtiger Bewertungskurven Theoretische Beiträge Vorschlag eines kombinierten Gleichrichters Realisierung des Gleichrichters Normungsvorschlag page 27