Kommunikationsmesstechnik Alle Übertragungskanäle umfassend getestet

Autor / Redakteur: Ralph Kirchhoff * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Mit der BTC Multistandard-Plattform von Rohde & Schwarz lässt sich die komplette Satelliten-Übertragungsstrecke testen. Hinzu kommen Tests von terrestrischer-, Kabel- und Hörfunkübertragung.

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Realitätsnahe Simulation: Der R&S BTC ermöglicht eine realitätsnahe Simulation der Übertragungskanale für alle gängigen terrestrischen, Kabel- und Satelliten- sowie Hörfunk-Übertragungsarten.
Realitätsnahe Simulation: Der R&S BTC ermöglicht eine realitätsnahe Simulation der Übertragungskanale für alle gängigen terrestrischen, Kabel- und Satelliten- sowie Hörfunk-Übertragungsarten.
(Rohde & Schwarz)

Komplexe Übertragungsszenarien mit Reflexionen, unterschiedlichen Laufzeiten, Signalüberlagerungen und -störungen gestalten sich für Entwickler von sogenanntem Broadcast-Equipment als ein großes Problem. Ein wesentlicher Aspekt bei der Entwicklung von Empfängern ist es, diese in möglichst realitätsnaher und komplexer Störumgebung zu testen. Gleichzeitig müssen die Testergebnisse reproduzierbar sein.

Eine Lösung bietet sich mit der R&S BTC Multistandard-Plattform an, die mit einem integrierten High-End-Referenzsignalgenerator ausgestattet ist. Die Testlösung generiert alle erforderlichen HF-Signale für die globalen TV- und Rundfunkstandards, simuliert entsprechende Übertragungskanäle und testet gleichzeitig Audio- und Videosignale an den Testobjekten.

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Für die realitätsnahe Simulation von Übertragungskanälen nutzt der R&S BTC neben zwei unabhängigen Echtzeit-Signalpfaden auch bis zu acht Arbitrary-Waveform-Generatoren, die AWGs. Sie bilden komplexe Interferenz-Szenarien bei maximalem Dynamikbereich von bis zu 60 dB zum Nutzsignal über die volle Bandbreite nach. Jeder Einzelne der acht Generatoren ist dabei vollkommen unabhängig und nutzt ein „Shared Memory“-Speicherkonzept. Pegel- und Frequenzversatz jedes AWG-Signals können im Bereich ±60 dB und ±80 MHz bezogen auf das Nutzsignal frei variiert werden.

Zudem ist es möglich, alle I/Q-Signalformen im Rohde & Schwarz Format zu laden und abzupielen. Liegen I/Q-Signalformen in anderen Formaten vor, müssen diese mit vorhandenen Software-Werkzeugen in das R&S-Waveform-Format konvertiert werden. So lassen sich vielseitige HF-Signale erzeugen, insbesondere auch synthetische Signale, unabhängig von den installierten und verfügbaren Echtzeit-Codern.

Leistungsstarkes Fading dank FPGA-Hardwareoption

Mit diversen Rauschquellen, einstellbarer Vorverzerrung und Nichtlinearitäten, Filterung und vielseitigen Fading-Szenarien können Umgebungsbedingungen mit dem R&S BTC praxisnah simuliert werden. Zur Simulation von Rundfunk- und Störsignalen steht außerdem zahlreiche I/Q-Signalbibliotheken mit unterschiedlichen Inhalten und Übertragungsstandards zur Verfügung. Die Simulationssoftware R&S WinIQSim2 erstellt entsprechende Mobilfunksignale, welche als Störsignale benötigt werden. Auch Szenarien der digitalen Dividende, die beispielsweise LTE-Signale benutzen, lassen sich nachbilden.

Die realen Verhältnisse von TV- und Rundfunk-Empfängern unter verschiedenen Bedingungen können mit dem Fading-Simulator reproduzierbar nachgebildet werden. Die FPGA-basierte Hardwareoption unterstützt mit bis zu zwei unabhängigen Fading-Simulatoren maximal je 40 Simulationspfade. Dabei lassen sich Dämpfung, Verzögerungszeit, Fading-Profil und Dopplerverschiebung für jeden Pfad individuell definieren. Mit unterschiedlichen Fading-Profilen, -Konfigurationen und komplexen Parametereinstellungen lassen sich so die unterschiedlichsten Kanalbedingungen simulieren.

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Für wen der R&S BTC konzipiert ist

Mit dem R&S BTC lassen sich Übertragungskanäle für alle gängigen terrestrischen, Kabel- und Satelliten- sowie Hörfunk-Übertragungsarten realitätsnah simulieren. Der Referenzsignalgenerator generiert dazu komplexe Mehrfach-Störsignale. Verschiedene Rauschquellen, umfassende Fading-Szenarien einschließlich MISO und MIMO sowie der Einsatz von Nichtlinearitäten und Vorverzerrungen ermöglichen praxisgerechte Nachbildungen. So lassen sich komplette Satelliten-Übertragungstrecken zeitsparend und praxisgerecht simulieren.

Neben den bekannten Fading-Profilen lassen sich mit der Testlösung auch MISO und 2x2 MIMO-Fading-Szenarien simulieren. Diese werden derzeit bei DVB-T2-Aussendungen benötigt. Auch Linearitäten und Nichtlinearitäten, welche bei der Signalgenerierung im Sender und am Signaleingang eines Empfängers auftreten, können simuliert werden. Damit lassen sich Vorverzerrungen zur Ansteuerung von Leistungsverstärkern einstellen und der R&S BTC kann so für echte Testaussendungen eingesetzt werden

Für die realitätsnahe Nachbildung unterschiedlichster Umgebungen zählen zum Funktionsumfang verschiedene Rauschquellen wie Breitband- oder bandbreitenbegrenzte Rauschgeneratoren mit AWGN (Additive White Gaussian Noise) sowie Generatoren für Impuls- oder Phasen-Rauschen. Der AWGN-Generator liefert ein weißes Rauschsignal mit gaußförmiger Amplitudenverteilung. Der Signal-Rausch-Abstand ist mit -30 dB bis 60 dB spezifiziert. Das AWGN kann über die gesamte I/Q-Bandbreite oder innerhalb einer begrenzten Bandbreite erzeugt werden. Es kann dem Nutzsignal vor oder nach dem Fading hinzugefügt werden.

Der Generator für das Impulsrauschen ermöglicht die Anpassung des Impulsabstandsbereiches, der Anzahl der Impulse und des Intervalls. Beim Generator für das Phasenrauschen können die gewünschten Referenzpunkte der Phasenrauschkurve einfach über den Touchscreen gesetzt werden. Der R&S BTC berechnet anschließend die entsprechenden Werte der Phasenrauschkurve intern. Er ermöglicht so die Simulation des Phasenrauschens über eine Systembandbreite von 10 MHz und mit einem Einstellbereich von -10 dBc/Hz bis zu -110 dBc/Hz. Der Anwender kann auch vordefinierte Phasenrauschkurven als Files in den BTC laden, um diese dann mit dem Phase Noise-Generator zu nutzen.

Alle drei Rauschquellen können beliebig miteinander kombiniert und als summiertes Rauschsignal dem Nutzsignal hinzugefügt werden. Das SSB-Phasenrauschen liegt bei -135 dBc @ 1 Hz und eine I/Q-Modulationsbandbreite bei 160 MHz in Kombination mit einer Ausgangsleistung von bis zu +18 dBm (PEP) je HF-Signal. Modulierte Signale für verschiedene digitale und analoge Übertragungsstandards erzeugt das Gerät in Echtzeit. Dafür nutzt er eine Hardware-Plattform mit FPGAs, in welche die verschiedenen Übertragungsstandards geladen werden.

Via kapazitiven Touchscreen lassen sich auf der graphischen Bedienoberfläche die Standards auswählen und entsprechend umschalten. Unterstützt werden digitale Standards für Kabel wie DVB-C2, DVB-C, J.83/B und ISDB-C, Terrestrik wie DVB-T2, DVB-T2 Lite, DVB-T, DTMB, ISDB-T, ATSC oder CMMB und Satelliten wie DVB-S2 mit den Broadcast, Professional, Interactive und DSNG Services, DVB-S/DSNG sowie DirecTV. Heute schon bestehende Single-Frequency-Netzwerke oder kurz SFN können lassen sich mit den beiden HF-Pfaden und unterschiedlichen Sender-IDs und SFN-Parametern nachempfinden. Außerdem unterstützt die Testösung die analogen Fernsehstandards, sowie die analogen und digitalen Hörfunkstandards AM, FM, RDS, DAB, DAB+, DRM und HD Radio.

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