Rundfunktestsystem Eine Plattform für umfangreiche Audio- und Videotests

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

Im Broadcast Test Center vereint Rohde & Schwarz viel Know-how aus der Rundfunktechnik. Damit sollen sich nahezu alle Audio- und Videoübertragungsverfahren testen lassen. Wir stellen die Plattform vor.

Firmen zum Thema

Testumgebung: Das Broadcast Test Center R&S BTC ist eine All-in-one-Lösung für Ende-zu-Ende-Tests. Es erzeugt alle Audio/Video- und Rundfunksignale und bietet umfassende Analysefunktionen zur Beurteilung der Messobjekte.
Testumgebung: Das Broadcast Test Center R&S BTC ist eine All-in-one-Lösung für Ende-zu-Ende-Tests. Es erzeugt alle Audio/Video- und Rundfunksignale und bietet umfassende Analysefunktionen zur Beurteilung der Messobjekte.
(Rohde & Schwarz)

Die Empfänger und Decoder heutiger Multimediageräte verarbeiten zahlreiche Audio- und Videoformate. Mit der Vielfalt dieser Formate wachsen auch die möglichen Fehlerquellen im Übertragungsweg. Entwickler von Empfängern und Decodern simulieren solche Fehler und untersuchen die Reaktion der Messobjekte. Hier bietet sich eine komplette Testumgebung für nahezu alle Audio-, Video- und Multimedia-Anwendungen. Diese ist vereint im R&S BTC von Rohde & Schwarz. Das Gerät generiert alle erforderlichen Signale, simuliert die Übertragung und analysiert die Audio/Video-Signale von Testobjekten (typischerweise Rundfunkempfänger) in Echtzeit.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 7 Bildern

Unterstützt werden alle weltweit gebräuchlichen analogen und digitalen Fernseh- und Hörfunkstandards. Zudem ist die Geräteplattform modular und fein skalierbar. Es lassen sich vollständige Ende-zu-Ende-Tests über alle OSI-Schichten hinweg durchführen. Dank der integrierten Testapplikation zusammen mit einer Ablaufsteuerung lassen sich die Messobjekte auch in einen komplett automatisierten Testablauf einbetten.

Ergänzendes zum Thema
Für wen der R&S BTC gemacht wurde

Dank seiner umfangreichen Ausstattung, einer Bandbreite von 160 MHz und einem Frequenzbereich bis 6 GHz eignet sich das Testsystem-Plattform R&S BTC für Anwender, die Chipsätze, Tuner und Receiver herstellen. Hinzu kommen Testhäuser, Qualitätssicherungen sowie Hersteller aus dem Automobilbau und professionelles Satelliten-Equipment, Netzwerkbetreiber, Messgeräteverleiher, Regulierungsbehörden sowie die A&D-Industrie.

Für den softwarebasierten Multimediagenerator sind mehrere Funktionen verfügbar. Er erzeugt aus vorhandenen Audio- und Video-Elementarströmen Audio- und Video-Signale. Mit der optionalen Rekorderfunktionalität sowie mit dem Bitstrom- und Elementarstrom-Player lassen sich Transport- und Bitströme aufnehmen bzw. abspielen. Zudem kann der Multimediagenerator vorhandene, generierte oder von extern über ASI oder IP eingespeiste Transportströme modifizieren und zu einem neuen Multiplexsignal zusammenstellen. Dabei lassen sich gezielt Fehler eintasten.

Kritische Testsequenzen für Decoder-Stresstests

Der Sequenzer konfiguriert dynamische Umschaltszenarien und die dazugehörigen zeitlichen und inhaltlichen Abläufe. Dabei können Fehler auf Bit-, Byte-, Paket- und Tabellen-Ebene unterbrechungsfrei in die MPEG-2-Transportströme eingetastet werden. So lassen sich kritische Testsequenzen für Decoder-Stresstests gezielt definieren und jederzeit reproduzieren. Der Remultiplexer generiert aus vorhandenen bzw. aus extern anliegenden Transportströmen ein neues Multiplexsignal und entsprechende neue Tabellen. Er unterstützt die ASI- und IP-Eingangsschnittstellen sowie den internen Bitstrom- und Elementarstrom-­Player und bietet damit größtmögliche Flexibilität für das Zusammenstellen neuer bzw. Modifizieren bestehender MPEG-2-Transportströme.

Gateway-Funktionalität – Zugriff auf alle Parameter

Mit dem softwarebasierten T2-MI-Gateway können Anwender direkt im Gerät den für die jeweiligen Übertragungsparameter erforderlichen T2-MI-Strom online generieren und dem DVB-T2-Echtzeitcoder zuführen. Alle Parameter und Einstellungen der gesamten Übertragungskette sind jederzeit modifizierbar. Der softwarebasierte Multimediagenerator ist für zukünftige Gateways anderer Übertragungsstandards vorbereitet.

Für die analogen Übertragungsstandards steht ein Audio-Player zum Abspielen von WAV- und WV-Dateien zur Verfügung. Der Multimediagenerator kann auch analoge Signale erzeugen. Er generiert Testbilder für die Standards PAL, NTSC und SECAM und unterstützt damit die nach wie vor weltweit genutzten analogen Rundfunkstandards.

Ergänzendes zum Thema
Rohde & Schwarz auf dem Anwenderforum Oszilloskope

Thema: Schnelle und einfache Fehlersuche an Embedded Designs mit Oszilloskopen

Embedded Designs finden sich in einer Vielzahl von Geräten verschiedenster Anwendungsbereiche. Beispiele reichen von Mobiltelefonen und MP3-Spielern bis hin zur Airbag-Regelung in Kraftfahrzeugen, Geräten der Medizintechnik oder industrielle Steueranlagen. Entwickler von Embedded Designs stehen vor der Herausforderung, unterschiedliche elektronische Funktionsblöcke und deren Interaktion zu analysieren. Neben der Prozessoreinheit bestehen Embedded Designs aus unterschiedlichen analogen und digitalen Komponenten. Die spezielle Anforderung bei der Entwicklung und Debugging ist die zeitkorrelierte Untersuchung von sowohl analoge Signalen von Komponenten, wie z.B. A/D-Wandler oder Spannungsversorgung, als auch digitale Signale von seriellen oder parallelen Datenbusse.

Moderne Mixed-Signal-Oszilloskope stellen neben den analogen Kanälen zusätzlich auch digitale Kanäle zur Verfügung, um digitaler Zustände und Protokolldetails zu analysieren. Das versetzt den Benutzer in die Lage, mit nur einem universellen Messgerät die Schaltungen im Detail zu analysieren. In dieser Präsentation wird anhand eines Anwendungsbeispieles die schnelle Fehlersuche an Embedded Designs mit modernen Mixed-Signal-Oszilloskopen demonstriert.

Weitere Details zum Anwenderforum Oszilloskope finden Sie hier.

Moderne Tuner, Empfänger-Chipsets und Endgeräte sind mit immer mehr integrierten Übertragungsstandards ausgestattet und die Ansprüche an die Übertragungsdatenraten für HD- oder 4k-Videoauflösungen sind ebenfalls gestiegen. Zudem gewinnen höhere Frequenzen in breitbandigen und noch wenig genutzten Frequenzbereichen an Bedeutung. Dies erfordert entsprechende HF-Qualitätsparameter der eingesetzten Empfänger. Dazu generiert der R&S BTC alle weltweit verbreiteten digitalen und analogen Standards für Kabel-, Satelliten- und terrestrisches Fernsehen sowie für den Hörfunk.

Interne Signale verarbeiten

Für interne Signale stellt der Signalgenerator zwei unabhängige Echtzeit-HF-Signalpfade mit jeweils einer Modulationsbandbreite von 160 MHz bereit. Extern zugeführte analoge I/Q-Signale können abhängig von der eingestellten Frequenz eine Bandbreite bis 2 GHz haben. Bei den internen HF-Pfaden hat der Nutzer die Wahl zwischen 3 GHz oder 6 GHz als obere Frequenzgrenze. Auch gemischte Varianten mit 3 GHz und 6 GHz in einem Gerät sind verfügbar. Die beiden koppelbaren oder auch voneinander unabhängigen HF-Pfade lassen sich getrennt voneinander bedienen und konfigurieren. So können zwei unterschiedliche oder aber auch gleiche Übertragungsstandards in die FPGA-Echtzeitcoder geladen werden.

Das SSB-Phasenrauschen liegt bei einem Wert von –135 dBc (1 Hz) und wird durch eine hervorragende Signalfilterung ergänzt. Das zeigt sich bei den generierten HF-Signalen: Ihre Werte hinsichtlich Schulterabstand und Modulationsfehler (MER) sind exzellent. Noch bessere SSB-Phasenrauschwerte bietet die Option Low Phase Noise mit bis zu –139 dBc (1 Hz).

Der Pegel des Ausgangssignals wird mit der eingebauten elektronischen Eichleitung eingestellt, sie hat einen weiten unterbrechungsfreien Bereich. Die Ausgangsleistung pro HF-Pfad beträgt maximal 18 dBm und bietet damit für alle Rundfunksignale und Störsignalszenarien einen ausreichend großen Pegelbereich.

Der gesamte physikalische Übertragungskanal

Portable und mobile Endgeräte unterliegen sich ständig ändernden Empfangsbedingungen,was realitätsnah simuliert werden muss. Dafür bietet das Gerät diverse Rauschquellen, Vorverzerrung für die Sende- und Empfangsseite, einen auch für MIMO-Szenarien geeigneten leistungsstarken Fading-Simulator sowie Mehrfach-ARB-Generatoren. Zudem können mit den beiden HF-Pfaden Gleichwellennetze (SFN) und Diversity-Szenarien simuliert werden. Signale diverser Rauschquellen mit breitbandigem oder bandbreitenbegrenztem Gaußschem Rauschen, Impulsrauschen und die Signale aus einer Option für 10 MHz breites Phasenrauschen können kombiniert und zum jeweiligen Nutzsignal addiert werden. Anwenderdefinierte Phasenrauschkurven lassen sich direkt am Touchscreen eingeben, das Gerät berechnet intern die neuen Koeffizienten und die Phasenrauschkurve.

Die integrierte Vorverzerrung simuliert lineare und nichtlineare Vorverzerrungen auf Sende- und Empfangsseite. Satellitenübertragungsszenarien mit IMUX- und OMUX-Kurven lassen sich ebenfalls simulieren. Auch die Eingangseigenschaften von Tunern können mit dieser Funktionalität nachgebildet werden. Die FPGA-basierte Fading-Hardware bietet bis zu 40 Pfade pro HF-Kanal und deckt damit Tests für DAB-SFN oder DVB-T2-MISO ab. Für die Simulation von Szenarien mit 2 × 2 MIMO können die von zwei Fading-Baugruppen bereitgestellten jeweils 40 Fading-Pfade intern intelligent auf vier Übertragungswege aufgeteilt werden.

Die beiden unabhängigen HF-Kanäle mit ihren Übertragungssimulationen eignen sich zudem für komplexe Mehrfach-Diversity-Szenarien, wozu die Oszillatoren der beiden Modulatoren bei Bedarf auch phasenstarr miteinander verkoppelt werden können. Die Herausforderungen für Empfängerchip- und Empfangsgerätehersteller, Zertifizierer und Testhäuser liegen heute hauptsächlich bei den Tests der Empfangseigenschaften breitbandiger und multi­standardfähiger Endgeräte. Dabei spielen Störsignale oder Übertragungsstandards eine entscheidende Rolle. Alternativ zur Signalerzeugung mit den Echtzeitcodern können mit den flexiblen Mehrfach-ARB-Generatoren synthetische Signale mit einer Länge bis 1 GSample ausgespielt werden. Beide HF-Pfade sind mit je einem ARB-Generator ausgestattet, der bis zu acht voneinander unabhängige Störsignale generieren und so realitätsnahe und komplexe Störsignale erzeugen.

Aufgrund der hohen Speichertiefe lassen sich breitbandige Satelliten- oder ­Whitespace-Signale generieren und intern zum vom Echtzeitcoder erzeugte Nutzsignal addieren. Jedes einzelne Störsignal kann der Anwender innerhalb der Bandbreite von 160 MHz frei positionieren und den Pegel auf ein C/I-Verhältnis bis zu 60 dB einstellen. Die Software R&S WinIQSim2 simuliert Szenarien im Zusammenhang mit Digitaler Dividende oder Whitespace. Die I/Q-Signale werden generiert und zahlreiche zellulare Mobilfunkstandards unterstützt. Zusammen mit dem ARB-Generator werden passende Störsignale generiert und zum Nutzsignal addiert.

Über die weitverbreiteten ASI- und ETI-Schnittstellen hinaus bieten die Echtzeitcoder für Rundfunk­anwendungen zusätzlich eine IP-Schnittstelle, wie sie auch bei DVB-T2, DVB-C2 und DVB-S2 beschrieben ist. Über diese können Audio, Video und Daten extern zugeführt werden. In der Chip- und Tuner-Entwicklung ist es erforderlich, die Datenrate und -formate von I/Q-Daten vielseitig nutzen zu können. Dafür stehen mehrere digitale I/Q-Schnittstellen zur Verfügung, die flexible Daten-Ein- und -Ausgabe und damit ideale Test- und Designmöglichkeiten bieten.

* Ralph Kirchhoff arbeitet als Product Manager Broadcasting Signal Generators bei Rohde & Schwarz in München.

(ID:42572183)