Wie zufällig ist der Zufall? - Rohde & Schwarz

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Applikation Für eine ausreichende Empfangsqualität ist grundsätzlich die gesamte Energie, die dem Empfänger zugeführt wird, also der Effektivwert (RMS), entscheidend. Ist das digitale Sendesystem dagegen der Störer, so ist der Spitzenwert ausschlaggebend, da dieser besonders bei analogen Empfängern für das Ausmaß der Störerscheinung maßgebend ist. Meßdienste müssen deshalb Spitzen- sowie Effektivwerte messen können. Die Differenz aus beiden wird CREST-Faktor genannt und in dB angegeben. Dieser Faktor ist ein charakteristisches Merkmal jeder digitalen Übertragungsart und liegt bei DAB/DVB-T im allgemeinen zwischen 10 dB und 13 dB. Um andere Funkdienste durch hohe Signalspitzen nicht zu stören sowie zum effektiven Ausnutzen der zur Verfügung stehenden Senderleistung ist es erforderlich, diesen Wert u.a. durch geeignete Codierung des Datenstroms möglichst gering zu halten. Bei der erheblichen Bandbreite digitaler Sendesysteme sind zur genauen Pegelmessung meist breitere ZF-Filter als für analoge Funkdienste erforderlich. Unter der Voraussetzung, daß die ausgesendete Energie über den gesamten Nutzkanal gleichmäßig verteilt ist (wie bei DAB und DVB-T), läßt sich der Gesamtpegel auch mit schmaleren Meßfiltern messen und auf die tatsächliche Bandbreite umrechnen. Der Analysator wird für diese Messung von der Software ArgusMon auf eine Meßfilterbandbreite von 1 MHz eingestellt. Die Umrechnung auf den Gesamtpegel geschieht automatisch unter Verwendung der schmalbandig gemessenen belegten Bandbreite. Belegte Bandbreite Sie liefert ein wesentliches Indiz zum Identifizieren der Funkdienste, da diesen bekannte Kanalraster zugeordnet sind. Darüber hinaus ist die Messung der belegten Bandbreite digitaler Funksysteme vor allem deshalb wichtig, weil diese wegen der gewählten Modulationen oft zu erheblichen Nebenaussendungen neigen, welche 18 Neues von Rohde & Schwarz Heft 164 (1999/IV) die tatsächlich belegte Bandbreite unzulässig erhöhen. Grundsätzlich geschieht die Bandbreitenmessung nach gleichen Prinzipien wie bei analogen Signalen. Entscheidend ist in den meisten Fällen die sog. 99-%-Bandbreite, d. h. 99 % der gesamten ausgesendeten Energie fallen in diese Bandbreite. Das DAB-/DVB-T-Signal wird hierzu unter Verwendung eines 1 kHz breiten Meßfilters gescannt. Die Berechnung der 99-%-Bandbreite erfolgt dann durch grafische Integration des aufgenommenen HF-Spektrums. Zur Plausibilitätsprüfung durch den Benutzer werden zwei Marker auf die Eckfrequenzen gesetzt. Frequenz Das Messen der Frequenz von DAB-/ DVB-T-Signalen kann wegen der Eigenart der Modulation nicht wie bei analogen Signalen durchgeführt werden. Die Meß-Software ArgusMon berechnet die Frequenz unter Zuhilfenahme der beiden Markerfrequenzen aus der Bandbreitenmessung und zeigt sie an. BILD 3 DAB-Sendermasken nach dem „Wiesbadener Abkommen“. BILD 4 DVB-Sendermaske nach dem „Chester Abkommen” 1997. Relativer Pegel (bezogen auf 4-kHz-Filter) Relativer Pegel (bezogen auf 4-kHz-Filter) Verlauf der Restseitenbandaussendungen Der Messung des Verlaufs von Restseitenbandaussendungen kommt bei DAB-/DVB-T-Sendern eine besondere Bedeutung zu. Wegen der nahezu rechteckigen Form des HF-Spektrums von DAB-/DVB-T- Sendern steht – im Gegensatz zu allen anderen Systemen – direkt an der Kanalgrenze zu benachbarten Funkdiensten praktisch die volle Sendeenergie an. Die vorgeschriebene Sendermaske, die den Spektralverlauf über der Frequenz festlegt, hat an diesen Stellen sehr steile Flanken, um sicherzustellen, daß benachbarte Funkdienste nicht durch zu viel Restseitenbandaussendungen gestört werden. Das Einhalten dieser Masken ist bei DAB-/DVB-T-Sendern besonders schwierig, da es durch die Art des Signals mit seinen vielen benachbarten Trägern sehr schnell zu Intermodulationsprodukten kommt. Das notwendige Absenken der Restseitenbandaus- DAB-Sendermasken –30 dB –50 dB –70 dB –90 dB –130 dB –110 dB –4 MHz –3 MHz –2 MHz –1 MHz 0 MHz 1 MHz 2 MHz 3 MHz 4 MHz Frequenzversatz DAB-Sendermaske für 8-MHz-Systeme –30 dB –50 dB –70 dB –90 dB –110 dB –130 dB –12 MHz –7 MHz –2 MHz 3 MHz 8 MHz Frequenzversatz kritische Fälle unkritische Fälle
sendungen ist hier meist nur mit erheblichem technischen Aufwand auf der Senderseite zu erreichen. Der Meßdienst sowie der Betreiber solcher Sender müssen daher in der Lage sein, den Verlauf der Seitenbandaussendungen messen zu können. Die zur Zeit gültigen Sendermasken für DAB und DVB-T (BILD 3/4) schreiben Pegelabsenkungen von bis zu –126 dB vor (bezogen auf Gesamtpegel und 4 kHz Meßbandbreite). Aus BILD 3 wird deutlich, daß man den Spektralverlauf eines DAB-Senders mit einer Meßdynamik von mindestens 110 dB aufzeichnen müßte, um das Einhalten der kritischen Maske nachweisen zu können. Das ist mit heute erhältlichen Meßempfängern oder Analysatoren alleine nicht möglich. Im Fall von DVB-T zeigen sich ebenso die Grenzen der Meßtechnik: Auch der Meßempfänger ist bei einem Vielträgersignal für Intermodulationen anfällig, weshalb der maximale Nutzpegel bei einer solchen Messung ca. 50 dBµV nicht überschreiten darf (vor- Signal 90 dBµV 70 dBµV 50 dBµV 30 dBµV 10 dBµV –10 dBµV –30 dBµV 2 1 Schaltmatrix Filter DVB-Signalverlauf Pegel/4 kHz Grenzwert 682 MHz 684 MHz 686 MHz 688 MHz 690 MHz 692 MHz ausgesetzt es steht ein Meßfilter mit 4 kHz Bandbreite zur Verfügung). Bei DVB-T wäre es bei diesem Nutzpegel erforderlich, in 12 MHz Abstand Aussendungen von –27 dBµV noch einwandfrei nachweisen zu können. Für die Messung der Restseitenbandaussendungen von DAB- und DVB-T- Sendern wird daher eine Bandsperre vorgeschaltet, die den Nutzkanal möglichst gut sperrt, den Nachbarkanal aber durchläßt. Dadurch ist der Meßempfänger vom starken Nutzsignal nicht übersteuert, während er im Bereich der Restseitenbandaussendungen seine volle Empfindlichkeit behält. Die Bandsperre muß abstimmbar sein. Die Dämpfung entlang des darzustellenden Frequenzbereiches muß zum gemessenen Signal addiert werden, um das reale, ungefilterte Signal zu erhalten. Um die Filterkurve genau bestimmen zu können, wird der Mitlauf-Generator des Empfängers benötigt. Das Zusammenschalten der Geräte zeigt BILD 5; ein Beispiel, wie einfach solche Messungen sein können, der Kasten rechts. HF- Eingang Empfänger Mitlaufgenerator BILD 5 Blockschaltung für das Messen der DAB/DVB- Restseitenbandaussendungen. BILD 6 Ergebnis einer Restseitenbandmessung mit hoher Dynamik. Fazit Die Kombination aus dem Spectrum Monitoring System ARGUS-IT mit den Geräten FSE, FSIQ oder ESI erlaubt auf sehr einfache Weise, alle oben aufgeführten Messungen an DAB-/DVB-T- Signalen durchzuführen, die zur Störungsbearbeitung sowie zur Beurteilung des HF-Signalverlaufes notwendig sind. So einfach kann Messen sein … . Jörg Pfitzner LITERATUR [1] Wolf D. Seidl: Spektrum-Monitoring nach ITU-Handbuch. Neues von Rohde & Schwarz (1997) Nr. 153, S. 26 – 27. [2] Michael Lehmann; Dr. Manfred Schukat: Versorgungsmeß- und Monitoring-Systeme für DAB-T und DVB-T. Neues von Rohde & Schwarz (1999) Nr. 162, S. 22 – 24. Näheres unter Kennziffer 164/05 Applikation So einfach können Messungen mit der Software ArgusMon sein … Restseitenbandaussendungen eines DVB- Senders oberhalb des Nutzkanals (BILD 6). Als erstes wird die Bandsperre manuell so abgestimmt, daß der Durchlaßbereich gerade an der darzustellenden Eckfrequenz beginnt (abhängig von der Flanke, die gemessen werden soll). Als Filter kann hier auch ein abstimmbarer Hoch- oder Tiefpaß bzw. ein Bandpaß verwendet werden. In die Software ArgusMon müssen nur die Werte für den darzustellenden Frequenzbereich eingegeben werden (682 MHz bis 692 MHz). Die übrigen Angaben wie Mittenfrequenz (680 MHz) und Bandbreite (7,61 MHz) übernimmt das Programm automatisch aus den Ergebnissen der Messung im Nutzkanal. Nach Start der Messung geschieht alles weitere automatisch: Zunächst werden der Dämpfungsverlauf des Filters, danach der Pegelverlauf des gefilterten Signals im gewünschten Bereich gemessen und beide Kurven entsprechend verrechnet. Dargestellt wird eine Grafik mit dem wahren – also ungefilterten – Signalverlauf. In diese Kurve wird dann die jeweils gültige Grenzwertlinie pegelnormiert eingeblendet, so daß auf einen Blick zu erkennen ist, ob der Sender die geforderte Maske einhält oder nicht. Neues von Rohde & Schwarz Heft 164 (1999/IV) 19
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