Universelle Messplattform für das digitale Fernsehen

Transkript

1 RUNDFUNKTECHNIK 44231/3 BILD 1 Das Broadcast Test System R&S SFU: Ein Komplettsystem für alle Messaufgaben im Bereich digitales Fernsehen. Auf der NAB 2004 präsentierte Rohde&Schwarz das Broadcast Test System R&S SFU noch als Testsender Broadcast Test System R&S SFU Universelle Messplattform für das digitale Fernsehen für innovative TV-Standards (BILD 1). Doch der Name dieser Neuheit ließ bereits ahnen, dass Testsender eine Untertreibung war. Zur IBC 2004 in Amsterdam brachte Rohde&Schwarz nun alle Tatsachen ans Licht: Das R&S SFU zeigte sich als umfassendes System für alle Messapplikationen im TV-Bereich. Doch was steckt im Detail hinter dieser für die Zukunft ausgelegten Plattform? Grenzenlos überzeugend * Erklärung aller Abkürzungen auf Seite 43. Natürlich wurde auf der NAB 2004 eine der wichtigsten Funktionen des Geräts gezeigt: das R&S SFU als TV-Testsender. In dieser Applikation kennt es weder Länder- noch Standardgrenzen. Es unterstützt die neuesten Standards: DVB-H* zusammen mit DVB-T ist bereits voll integriert, mit 4K-Modus, In-depth-Interleaver und Signalisierung der DVB-H-Optionen mittels TPS-Träger (BILD 2). Die MPE-FEC (Fehlerschutz auf IP-Seite vor der IP in MPEG-2-Encapsulation) garantiert mit dem 4K-Modus und dem Indepth-Interleaver sehr hohe Sicherheit bei mobilem Empfang. Time Slicing sorgt für Energieeinsparung bei Handhelds, weil hier nur für eine angekündigte kurze Zeit Empfangsbereitschaft erwartet wird. Mit der DVB-H-Technologie gelingt eine effiziente Realisierung von Video-Streaming bei portablem und mobilem Empfang mit Kleingeräten und Mobiltelefonen [*]. Für den Satellitenbetrieb ist im R&S SFU der Standard DVB-S2 mit dem Broadcast- Service verfügbar, der den Netzbetreibern deutlich mehr Übertragungskapazität bietet. Das Verfahren ist sehr robust und sorgt selbst bei C/N-Verhältnissen von 2 db noch für sicheren Empfang. Der Standardisierung voraus ist das R&S SFU mit DMB-T (TDS-OFDM). China steht vor der Einführung eines digitalen DTV-Standards und macht bereits Feldversuche. DMB-T bietet hochqualitatives 39

2 RUNDFUNKTECHNIK digitales Fernsehen im Wohnzimmer, der Standard zeigt aber auch hervorragende Eigenschaften für mobilen und portablen Empfang und unterstützt mit der Spread- Spectrum-Funktion energiesparenden Empfang bei Handhelds. Die bisher weltweit eingeführten Standards DVB-C, DVB-S, DVB-DSNG, ITU-T / J.83/B, ATSC/8VSB und ISDB-T werden in Kürze im R&S SFU verfügbar sein. Das Erfreuliche dabei ist, dass diese Codierungen genauso wie künftige Standards sehr einfach als Software-Optionen nachgeladen werden können. Umfassende Vielfalt Weil das R&S SFU Platz für zahlreiche Erweiterungen bietet, kann es ein Messsystem aus diversen Einzelgeräten komplett ersetzen. Ein interner Testsignalgenerator liefert Transportströme im Basisband. Er ermöglicht das unterbrechungsfreie Abspielen von MPEG-2-Transportströmen mit hoher Bitrate für den Broadcast-Bereich, es sind aber auch MPEG-2- Transportströme mit IP-Content (encapsulated MPEG-4, H264) für DVB-H- Anwendungen vorhanden. Auf der HF-Seite stehen die bereits vom Vorgängermodell R&S SFQ bekannten Optionen zur Verfügung. Für die Simulation von Mehrwege- und Mobil-Empfang bietet ein Kanal-(Fading)-Simulator ausgefeilte Möglichkeiten. Bis zu 40 Pfade mit allen bekannten Profilen wie Pure Doppler, Rice, Rayleigh und Constant Phase sind kein Problem. Der Simulator erfüllt mit dynamischem Fading und Fine Delay auch besondere Ansprüche. Alle Parameter wie Dämpfung, Phase, Delay, Dopplergeschwindigkeit, -frequenz und -richtung können bis zum Ausfall jedes Empfängers variiert werden. Ein digitaler AWGN-Generator erlaubt Messungen mit präzisem C/N-Verhältnis, unabhängig davon, ob es sich um ein Einkanalsignal handelt oder um ein Vielkanalsignal aus dem Fading-Simulator. Als neue Eigenschaft kommt die Simulation von Phasenrauschen hinzu: Mit diesem Signal lassen sich reale Oszillatoren und Synthesizer mit nicht idealem Phasenrauschen im Labor simulieren (BILD 3). Mit dem integrierten ARB-Generator lassen sich HF-Störsignale erzeugen und zum Nutzsignal addieren. Damit können Beeinflussungen aus dem Nachbarkanal und im Kanal simuliert werden. Ein zusätzlicher HF-Generator ist damit in vielen Fällen nicht notwendig. Wie sich Rauschen, einzelne Störer und schlechte Kanalbedingungen beim Empfänger auswirken, testet die Option BER- Messung. Zwei Möglichkeiten stehen zur Verfügung. Eine Messung mit reinen PRB-Sequenzen kann den Demodulationsteil des Empfängers überprüfen; dazu werden die Daten und der zugehörige Takt vom Empfangsteil zum R&S SFU zurückgespeist. Die Fehlerrate des Decodierzweigs lässt sich durch Zurückführen der MPEG-2-TS messen. In diesem Fall besteht das Messsignal aus einem MPEG-2-TS, der eine PRBS als Payload enthält. Sind Streckenmessungen an einem Life-MPEG-2-Signal gewünscht, ist das leicht möglich, wenn die Null Packets eine PRBS als Payload enthalten. Offen speziell auch für die Zukunft Natürlich trotzt das dicht geschlossene Gehäuse des R&S SFU all den Störeinflüssen, wie sie oft bei der Zusammenstellung mehrerer Geräte durch Einkopplungen über Kabel auftreten können. Uneingeschränkt offen ist dagegen das System für alle Applikationen. Der Anwender kann den internen MPEG-2-Generator verwenden, muss es aber nicht. Denn alle üblichen Eingangsschnittstellen stehen zum Teil mehrfach zur Verfügung, z.b. ASI/SPI mit und ohne Stuffing-Funktionalität und SMPTE 310M. Ohne Stuffing reicht das R&S SFU das Eingangssignal transparent durch, mit Stuffing wird die Datenrate passend zur notwendigen Symbolrate eingestellt. Das digitale interne I/Q-Signal verarbeitet der I/Q-Modulator. Das I/Q-Signal steht für Applikationen nach außen digital und analog zur Verfügung. An je einem analogen und digitalen I/Q-Eingang lassen sich extern codierte Signale einspeisen oder spezielle Störsignale addieren. Die hohe Modulationsbandbreite des internen I/Q-Modulators von 200 MHz ist für künftige Applikationen ausgelegt und lässt sich mit Hilfe des analogen I/Q-Eingangs External Wideband voll nutzen. Offen ist das R&S SFU auch für Anwendungen der Zukunft. Mit seinen zahlreichen Schnittstellen und dem ARB-Generator, aus dem Samples oder Symbole abgespielt werden können, ist es das geeignete Werkzeug zum Evaluieren neuer oder zur Modifikation anstehender Standards. Das Ausgangssignal des R&S SFU ist nicht auf das HF-Signal der Modulation beschränkt, es stellt auch die internen Signale wie den MPEG-2-Transportstrom, das Rauschsignal und das ARB-Signal zur Verfügung. Der R&S SFU hat die Zukunft schon eingebaut: Ein Basisgerät mit einem Coder kann der Anfang sein. Alle Erweiterungen lassen sich mit ganz wenigen Ausnahmen später vom Anwender durch Firmware-Update / Lizenzcode schnell und problemlos aktivieren. 40

3 BILD 2 DVB-H / DVB-T: Das R&S SFU unterstützt neueste Standards. BILD 3 Mit seinen Möglichkeiten zu Signalmodifikationen und -beinträchtigungen sowie zu Störsimulationen bildet das R&S SFU im Entwicklungslabor rauhe Umweltbedingungen nach, unter denen Chips und Tuner bis an die Grenze ihrer Funktionsfähigkeit getestet werden können. BILD 4 Dank seiner ausgeprägten Simulationsmöglichkeiten und den kurzen Einstellzeiten deckt das R&S SFU mit flexiblen Tests alle Erfordernisse in der modernen Produktion ab / /7 41

4 Specifications RUNDFUNKTECHNIK Universelles Multitalent Das R&S SFU deckt praktisch alle Bereiche des digitalen Fernsehens ab: Forschung und Entwicklung, Produktion (BILD 4), Qualitätskontrolle, Service, Ausbreitungs- und Empfangstests durch Netzbetreiber sowie EMV-Messungen. Zusammen mit dem R&S CMU200 meistert es Übertragungssimulationen für die mobile Kommunikation, gepaart mit DVB-H-Empfang (BILD 5). Seine digitale Signalverarbeitung im Basisband sorgt für eine exzellente Signalqualität im Frequenzbereich 100 khz bis 3 GHz und garantiert exakte Messungen. Eine neuartige digitale Pegelregelung gewährleistet die hohe Pegelgenauigkeit. Die Wiederholgenauigkeit des Testsystems erreicht auch bei modulierten Signalen herausragende 0,05 db. Die Gesamtabweichung beim Pegel beträgt weniger als 0,5 db. Der optionale Leistungsmesskopf kann nicht nur für Leistungsmessungen an Geräten herangezogen werden, sondern auch die Ausgangsleistung des Systems selbst präzise messen. Das Eigenrauschen des Synthesizers im R&S SFU ist typisch kleiner als 135 dbc (1 Hz) bei 1 GHz und 20 khz Offset und garantiert geringste Modulationsfehler im trägernahen Bereich. Doch viele weitere Vorteile prädestinieren das System für den Einsatz in der Entwicklung: Weiter Variationsbereich aller Parameter Abschaltbare Standardfunktionen des Coders Möglichkeiten zu Signal-Beeinträchtigungen im Modulator Trägermanipulation im HF-Bereich Rauschgenerator Fading Interferer Externe I/Q-Ein- und Ausgänge Bei der Fernsehgeräteentwicklung und in der Fertigung ist ein hoher Ausgangspegel gefordert; das R&S SFU liefert +13 dbm. Mit der High-Power-Option sind für Fertigungsstraßen oder Verteilnetze +19 dbm möglich, bis zu +26 dbm im Overrange-Bereich. Speziell für die Produktion ausgelegt ist die verschleißund wartungsfreie elektronische Eichleitung, die ein schnelles Umschalten und unter allen Bedingungen eine lange Lebensdauer garantiert. Für Chiptests ist der Pegel auf 120 dbm reduzierbar. Ansprechend und ansprechbar Das Design des R&S SFU ist ansprechend, die Bedienung extrem anwenderfreundlich. Die Basis dafür ist das Betriebssystem Windows XP Embedded zusammen mit einem fein strukturierten Verzeichnisbaum. Das hochauflösende Farb-Display zeigt alle Informationen der ausgewählten Applikation, vergisst aber im Hintergrund laufende Anwendungen nicht. Falls eine dieser Anwendungen nicht richtig eingestellt ist oder Probleme auftreten, wird das im jeweils ausgewählten Bildschirm angezeigt. Hardkeys erlauben den Direktzugriff, Softkeys führen in der ausgewählten Anwendung sicher weiter, das Rollrad erlaubt eine schnelle Einstellung aller Parameter. Wer Tastatur und Maus bevorzugt kein Problem, dafür gibt es USB-Anschlüsse. Oft benötigte Einstellungen lassen sich im Menü Favoriten zusammenfassen. Damit ist ein Schnellzugriff unabhängig von der Applikation mit der Home-Taste möglich. Unklarheiten klärt ein Druck auf die Hilfetaste, der ein kontextsensitives Menü öffnet, in dem das Bedienhandbuch hinterlegt ist (BILD 6). Wer nicht direkt am Gerät Einstellungen vornehmen kann oder will, hat verschiedene Möglichkeiten: Von jedem PC aus kann das R&S SFU vollständig bedient werden, entweder direkt über eine Ethernet-Verbindung oder ferngesteuert innerhalb eines LAN-Netzwerkes über das IP. Die vorinstallierte Software Remote-Desktop oder die mitgelieferte Software VNC erlauben das auf einfache Weise. Vorkonfiguriert ist das R&S SFU auch mit dem DHCP, in diesen Netzwerken wird ihm automatisch eine IP-Adresse zugewiesen. Die Integration in bereits bestehende kann mittels IEC-Bus erfolgen. Sind damit jetzt alle Tatsachen auf dem Tisch? Was das Aktuelle betrifft ja, was die Zukunft betrifft nein. Dieser Beitrag zeigt ausführlich, dass das R&S SFU schon heute mehr ist als ein einfacher Nachfolger des bewährten R&S SFQ. Doch für die Zukunft arbeitet Rohde&Schwarz bereits an einer Reihe von Erweiterungen. Und auch für heute noch unbekannte Herausforderungen ist diese modulare Plattform mit genügend Reserven ausgelegt. Seien Sie daher gespannt auf weitere Neuigkeiten zum Broadcast Test System R&S SFU. Albert Dietl; Josef Handl; Ralph Kirchhoff Weitere Informationen und technische Daten unter (Suchbegriff: SFU) Broadcast Test System SFU Technische Daten des R&S SFU LITERATUR [*] DVB-H Neue digitale Multimedia- Dienste für mobile Endgeräte. Neues von Rohde&Schwarz (2004) Nr 182, S

5 Abkürzungen 44231/1 BILD 6 Das übersichtliche Hilfe-Menü das auch gezoomt werden kann versorgt den Anwender mit umfassenden Informationen und liefert Hintergrundmaterial, das über die reine Gerätebedienung weit hinausgeht. BILD 5 Ein perfektes Paar: Das Broadcast Test System R&S SFU und der Universal Radio Communication Tester R&S CMU200 Übertragungssimulation für die mobile Kommunikation, gepaart mit DVB-H-Empfang. ARB Arbitrary Waveform (Generator) ASI Asynchronous Serial Interface ATSC Advanced Television System Committee AWGN Additive White Gaussian Noise BER Bit Error Ratio C/N Carrier to Noise DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DMB-T Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial DTV Digital Television DVB Digital Video Broadcasting DVB-C DVB Cable DVB-DSNG DVB Digital Satellite News Gathering DVB-S DVB Satellite DVB-H DVB Handhelds DVB-T DVB Terrestrial EMC Electromagnetic Compatibility FEC Forward Error Correction H264 Advanced Video Coding AVC/H264 IP Internet Protocol ISDB-T Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial ITU International Telecommunication Union ITU-T ITU-Telecommunication standardization sector ITU-T/J.83B ITU-T Recommendation J.83 Annex B LAN Local Area Network MPE-FEC Multiprotocol Encapsulation (-FEC) MPEG Moving Picture Expert Group OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing PRBS Pseudorandom Binary Sequence SMPTE Society of Motion Picture and Television Engineers SPI Synchronous Parallel Interface TDS-OFDM Time-Domain Synchronous- OFDM TPS Transmission Parameter Signalling TS Transport Stream VNC Virtual Network Computing (Software von AT&T) VSB Vestigial Sideband 8VSB 8-level VSB 43