Qualitätssicherung in DVB-T-Netzen

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1 43848/6 TV- Qualitätssicherung in DVB-T-Netzen Weltweit befinden sich DVB-T-Netze im Aufbau, im Test- oder bereits im Regelbetrieb. Unabhängig davon, in welcher Phase sich ein Sendernetz gerade befindet, ist es grundsätzlich wichtig, dessen Eigenschaften genau zu kennen. TV- sind hierfür das Werkzeug erster Wahl. Welchen TV- wofür einsetzen? Das digitale Fernsehen gewinnt weltweit zunehmend an Boden. Während manche Länder bereits seit einigen Jahren DVB-T-Sendernetze erfolgreich betreiben, sind andere noch intensiv am testen, bauen neue Netze auf oder nehmen sie gerade in Betrieb. Alle Betreiber haben letztlich die gleichen Ziele: Die neuen Netze müssen stabil laufen, hohen Qualitätsansprüchen genügen und kostengünstig zu betreiben sein. Dafür sind messtechnisch erfassbare Parameter zu optimieren, zu überwachen und zu dokumentieren. TV-, die auf solche Aufgaben optimiert sind, helfen dabei. Dieser Artikel verschafft einen Überblick über die unterschiedlichen Empfänger von Rohde&Schwarz und für welche Aufgaben sie jeweils am besten einzusetzen sind. DVB-T-Netze richtig dimensionieren und optimieren Der Wandel vom analogen zum digitalen Fernsehen konfrontiert Entwickler und Betreiber gleichermaßen mit einer Reihe neuer Parameter: MER, BER, Code Rate, Guard-Intervall oder Impulsantwort, um nur ein paar zu nennen. Hinzu kommen neue technische Herausforderungen, wie der Empfang in bewegten Fahrzeugen oder in Wohnräumen mit portablen Geräten über die Zimmerantenne, Situationen also, die beim analogen Fernsehen nur untergeordnete Rollen spielten. Ein DVB-T-Netz richtig zu dimensionieren ist eine schwierige Aufgabe, denn es gilt, für einen sicheren flächendeckenden Empfang die günstigsten Modulationsparameter in ausführlichen Tests zu ermitteln und gleichzeitig die dafür nötige Anzahl an Sendern zu minimieren. 43

2 43848/1 Das geht nur mit genauer Kenntnis der Signalqualität und der Systemreserven. Hier empfiehlt sich der Einsatz des High-End-TV-s R&S EFA, Modell 43 (BILD 1). Inbetriebnahme von DVB-T-Sendern Entwickler, Hersteller von DVB-T- Komponenten und TV-Sendernetzbetreiber schätzen den R&S EFA wegen seiner zahlreichen und präzisen Messmöglichkeiten (BILD 2). Das Modell 43 hat zwei selektive Eingänge (50 Ω und 75 Ω) und einen breitbandigen Demodulator-Eingang (50 Ω). Über Letzeren lassen sich mit maximaler Performance direkt Messungen an DVB-T-Sendern vornehmen, z.b. Amplituden- und Phasenfehler sowie Gruppenlaufzeit im Kanal, gepaart mit der Darstellung von Konstellation und MER über alle OFDM-Träger (BILD 3). Diese Messungen sind bestens für das Aufzeigen und Analysieren von Problemen im Modulator geeignet. Für die optimale Aussteuerung eines DVB-T-Senders bietet der TV- die Darstellung der Amplituden-Verteilung, der CCDF (Complementary Cumulative Distribution Function) und die Ermittlung des Crest- Faktors. Häufig müssen für eine gewisse Zeit analoge TV-Kanäle und DVB-T-Kanäle nebeneinander existieren. Dabei gilt es, spezifizierte Auflagen bezüglich der Pegelwerte an den Kanalgrenzen zu erfüllen. Auch hier hilft der R&S EFA weiter: Im dargestellten Frequenzspektrum des DVB-T-Kanals können die Schulterabstände gemäß ETSI TR exakt gemessen werden. Es zeigt sich, dass das Modell 43 des TV-s R&S EFA alle für die Inbetriebnahme von DVB-T Sendern notwendigen Messungen beherrscht. Natürlich ist er damit auch ein idealer Partner für den späteren Service und die Wartung. Doch das ist noch nicht alles, auch für Gleichwellennetze hat er einiges zu bieten. DVB-T-Gleichwellennetze (SFN) Bei der Planung und Inbetriebnahme von DVB-T-Gleichwellennetzen sind zahlreiche Aspekte zu beachten. Vor allem müssen alle am SFN (Single Frequency Network) beteiligten DVB-T-Sender zeitlich innerhalb des Guard-Intervalls positioniert sein und exakt auf der gleichen Frequenz senden. Um diese Bedingungen prüfen bzw. sicherstellen zu können, ist eine präzise Darstellung der Impulsantwort notwendig. Das Modell 43 des TV-s R&S EFA stellt die Impulsantwort (Echo-Darstellung) sowohl in tabellarischer als auch in grafischer Form über dem von einer Antenne empfangenen DVB-T-Signal dar. Für diese Aufgabe verwendet man einen der selektiven Eingänge des Empfängers. Das Guard-Intervall wird entsprechend den gewählten OFDM-Parametern in die Darstellung eingefügt. Die neue Option R&S EFA-K10 erweitert diese Darstellung in einzigartiger Weise (BILD 4). Basierend auf einer komplexen Auswertung der Impulsantwort können Frequenzabweichungen bezogen auf den Hauptimpuls innerhalb von ±5 Hz mit einem Fehler von nur 0,3 Hz aufgezeigt werden. Jede Abweichung kommt einer zusätzlichen Doppler-Verschiebung gleich, die den Empfang erschwert und somit Reichweite kosten kann. Aufgrund seiner umfangreichen Messmöglichkeiten ist der R&S EFA für nahezu jede Messapplikation bestens gerüstet. Übrigens lassen sich auch analoge Modelle des Empfängers mit der DVB-T-Option R&S EFA-B10 kombinieren bzw. damit nachrüsten. Überwachung des Regelbetriebs Ist ein DVB-T-Sendernetz im Regelbetrieb, so müssen die einzelnen Sender überwacht bzw. mögliche Ausfälle frühzeitig erkannt werden. Hier kommt ein weiterer Empfänger von Rohde&Schwarz ins Spiel, der DTV- Überwachungsempfänger R&S ETX-T (BILD 5), der speziell für die Aufstellung am Senderstandort konzipiert ist. Die wichtigsten Parameter wie Pegel, MER, BER (vor Viterbi- und Reed-Solomon- Decoder) und MPEG-TS-Synchronisation überwacht er kontinuierlich und zeichnet sie auf. BILD 5 Der DTV-Überwachungsempfänger R&S ETX-T wird in einem der nächsten Hefte ausführlich vorgestellt. Der R&S ETX-T kann mühelos über TCP/IP und SNMP in Überwachungs- 44

3 BILD 1 Der TV- R&S EFA beherrscht nicht nur alle für die Inbetriebnahme von DVB-T Sendern notwendigen Messungen, er ist auch für den Service und die Wartung hervorragend einsetzbar /1 BILD 2 Der TV- R&S EFA glänzt mit einer Vielzahl von Messmöglichkeiten. BILD 3 TV- R&S EFA: Darstellung von MER über alle OFDM-Träger. BILD 4 Basierend auf einer komplexen Auswertung der Impulsantwort zeigt die Option R&S K10 zum R&S EFA Frequenzabweichungen bezogen auf den Hauptimpuls innerhalb von ±5 Hz mit einem Fehler von nur 0,3 Hz an. BILD 6 Der DTV-Überwachungsempfänger R&S ETX-T kann über einen normalen Web-Browser bedient werden. 45

4 systeme eingebunden werden. Für die Bedienung des Empfängers genügt ein Standard-Web-Browser, mit dem auf den HTTP-Server des Empfängers zugegriffen wird (BILD 6). Eine serienmäßig integrierte Verwaltung regelt den Zugriff und die Rechte für die unterschiedlichen Anwender. Die Benutzeroberflächen sind den jeweiligen Aufgaben speziell angepasst und erleichtern somit die Bedienung. Das primäre Einsatzgebiet des R&S ETX-T besteht darin, bei Unterbzw. Überschreitung definierter Grenzen sog. SNMP-Traps zu generieren, die einer zentralen Management-Software ein aktuelles Problem anzeigen. In solchen Fällen kommt ein besonderer Vorzug dieses Empfängers zum Tragen: Er ist nicht nur ein Überwachungs-, sondern auch ein TV- mit ausgezeichneter Messgenauigkeit. So lassen sich die wichtigsten Bildschirmfotos von Messergebnissen als Grafik über den Web-Browser abrufen, ohne dass ein Techniker vor Ort sein muss, um die Fehlerursache zu untersuchen (BILD 7). Zur Klärung können auch aufgezeichnete Messwerte abgerufen und einer internen oder externen Auswertung zugeführt werden. Auf diese Weise lassen sich eventuell aufkommende Probleme rechtzeitig erkennen bzw. aufgetretene Störungen untersuchen. Der R&S ETX-T kann in den Scanner-Modus versetzt werden, in dem er anschließend einzelne Frequenzen aus einer Tabelle sequenziell abarbeitet. Für jede Frequenz lassen sich Messwerte und -kurven sowie Alarme gesondert abrufen. So ist es nicht unbedingt notwendig, jeder DVB-T-Aussendung einen eigenen Empfänger zuzuweisen, wenn mehrere Aussendungen an einem Standort zu überwachen sind. Signalqualität am Empfangsort prüfen Ein funktionierendes DVB-T-Sendernetz muss keineswegs überall einen problemlosen Empfang gewährleisten. Für das Aufspüren kritischer Empfangsverhältnisse bietet sich der Portable SAT- TV-FM- R&S EFL100 an (BILD 8). Seine Batterie erlaubt den netzunabhängigen Betrieb des Geräts bis zu einer Stunde. So können schnell und mobil die Empfangsverhältnisse in Räumlichkeiten oder im freien Feld ermittelt werden. Neben den Parametern Pegel, MER und BER steht auch eine Darstellung der Konstellation zur Verfügung, in der die Häufigkeitsverteilung der einzelnen Symbole farbig gekennzeichnet ist (BILD 9). Dies ist z.b. für das Ausrichten von Antennen sehr nützlich. Ein eingebauter MPEG-Decoder ermöglicht die Auswahl und Anzeige nicht verschlüsselter Programme auf dem TFT-Display (BILD 10). Fazit TV- für DVB-T von Rohde&Schwarz bieten in allen Phasen des Netzaufbaus und im späteren Regelbetrieb alle erforderlichen Messungen, die zur Optimierung und Sicherung der Signalqualität unverzichtbar sind. Die Tabelle unten gibt abschließend einen Überblick über die TV- und deren Anwendungsgebiete. Weitergehende Informationen über die TV- stehen auf den Internet- Seiten von Rohde&Schwarz. Werner Dürport Weitere Informationen, Datenblätter und Artikel in Neues von Rohde&Schwarz unter (Suchbegriffe: EFA, ETX-T, EFL100) Die TV- und ihre Einsatzgebiete im Überblick. Einsatzgebiet R&S EFA R&S ETX-T R&S EFL100 Forschung und Entwicklung Qualitätssicherung in der Produktion Messungen an Sendern Service und Wartung Inbetriebnahme von DVB-T-Sendernetzen Sender- und SFN-Überwachung Versorgungsmessungen Installation von Empfangsantennen Die wichtigsten Abkürzungen BER Bit Error Ratio DTV DVB-T MER OFDM SNMP TCP/IP Digitales TV Digital Video Broadcast Terrestrial Modulation Error Ratio Orthogonal Frequency Division Multiplexing Simple Network Management Protocol Transmission Control Protocol/Internet Protocol 46

5 BILD 7 Wichtige Bildschirmfotos lassen sich beim R&S ETX-T über den Web-Browser abrufen. BILD 8 Der Portable SAT-TV-FM- R&S EFL 100 ist spezialisiert für das Aufspüren kritischer Empfangsverhältnisse /4n BILD 9 Konstellationdiagramm im R&S EFL 100; die Häufigkeitsverteilung der einzelnen Symbole ist farbig gekennzeichnet. BILD 10 Der R&S EFL 100 mit eingebautem MPEG-Decoder ermöglicht die Auswahl und Anzeige nicht verschlüsselter Programme auf dem Display. Neues von Rohde&Schwarz 47 Heft 185 (2005/I)