Mehrkanalige HF-Testplattform für alle gängigen Digitalstandards

Bild 1: Der IZT S1000 kombiniert die Funktionen mehrerer herkömmlicher HF-Signalgeneratoren mit den Eigenschaften einer kompakten, flexiblen HF-Testquelle.IZT

Viele Wireless-Anwendungen nutzen mehrkanalige Architekturen. Moderne Funksysteme beispielsweise erhalten ihre Daten häufig von mehreren Antennen mit unterschiedlichen Trägersignalen und verschiedenen Modulationsformaten. Dabei überlagern sich die Signale gegenseitig. Für diese Situationen hat IZT den S1000 entwickelt. Diese flexible Testlösung stellt eine kompakte, mehrkanalige Plattform in einem Gerät bereit (Bild 1). Mit insgesamt 31 verschiedenen virtuellen Signalgeneratoren (VSGs) simuliert der S1000 eine komplexe Testumgebung mit mehreren Quellen. Es sind keine umfangreichen, teuren Testaufbauten erforderlich.

Der Signalgenerator erzeugt, kodiert und moduliert HF-Signale mit 120 MHz Bandbreite für alle gängigen globalen Digitalstandards und simuliert Echtzeit-Impairments mit Hilfe seiner Mehrkanal/Multistandard-Funktionalität. Die von IZT entwickelte Signalsynthesefunktion kann mehrere Signale sehr effektiv verarbeiten und kombinieren. Sie erreicht eine kumulative Signalbandbreite von 320 MSamples/s.

Bild 2: Blockschaltbild des S1000 mit seinen 31 virtuellen Signalgeneratoren (VSGs).IZT

Zwei unabhängige HF-Ausgänge

Bild 2 zeigt das Blockdiagramm des S1000. Für jeden der VSGs kann der Anwender Inhalt (IQ-Daten), Echtzeitmodulation, Interpolationsrate, Impairments, Mittenfrequenz und HF-Leistung variieren. Das resultierende 120-MHz-Spektrum kann er mit unterschiedlicher Signalcharakteristik simultan auf zwei parallelen HF-Ausgängen ausgegeben. Jeder Ausgang ist einstellbar zwischen 9 kHz und 3 GHz mit einer Echtzeit-Bandbreite von 120 MHz. Dank seiner hohen Linearität und Dynamik eignet sich das Gerät auch für anspruchsvolle Testumgebungen mit mehreren HF-Signalen.

Die Mittenfrequenzen können Anwender während der Signalerzeugung modifizieren und so die Signale innerhalb der 3-GHz-Spanne bewegen. Damit können sie zum Beispiel Empfänger bei verschiedenen Frequenzen testen und innerhalb der Frequenzspanne von 3 GHz das Nutzsignal durch ein Störsignal überlagern. In Testaufbauten wie für XM TA2 ist der sonst übliche zweite Signalgenerator entbehrlich.

Bild 3: Mit einer externen Erweiterung kann der Generator viel längere Signale speichern und wiedergeben.IZT

HF-Signale aufzeichnen und wiedergeben

Der S1000 gibt aufgezeichnete oder simulierte Signale mit bis zu 40 MSamples/s wieder. Diese Abtastrate ermöglicht eine individuelle Signalbandbreite von 34,4 MHz. Der interne Samplespeicher unterstützt Signale von mehr als einer Minute Dauer, bevor er sie bei höchster Signalbandbreite wiederholt. Bei geringeren Bandbreiten wächst die Loop-Länge entsprechend. Mit einer externen Speichererweiterung lässt sich die Abspieldauer der aufgezeichneten Daten auf mehrere Stunden erhöhen (Bild 3).

Empfänger von IZT zeichnen HF-Signale mit hoher Dynamik auf. Sie arbeiten in der Regel mit einer einzelnen Antenne, der IZT R3301 nimmt aber auch die Signale mehrerer Diversity-Antennen auf. Statt vorhandene Signale aufzuzeichnen, können Anwender eigene I/Q-Daten generieren, zum Beispiel mithilfe von Matlab oder Labview. Die im S1000 integrierten variablen Sample-Rate-Konverter vermeiden das oft zeitraubende Offline-Resampling der Testdaten. Jeder der 31 VSGs enthält variable Sample-Rate-Konverter mit hoher Dynamik (120 dB SFDR) und einer Auflösung im Sub-Hertz-Bereich. Damit lassen sich Signale von verschiedenen Standards einfach kombinieren und mit ihrer ursprünglichen Abtastrate versehen, ohne zeitintensive Vorverarbeitung.

Dank seiner Mehrkanalfunktionalität kann der S1000 auch sehr komplexe Signalumgebungen mit nicht korreliertem oder auch identischem Inhalt wiedergeben oder simulieren. Jedem virtuellen Signalgenerator lässt sich dabei eine spezifische Signalleistung und Mittenfrequenz zuordnen, und zwar in Echtzeit über die grafische Benutzerfläche oder mittels Fernbedienkommandos.

Hohe Genauigkeit

Der S1000 ermöglicht eine sehr präzise Frequenz- und Zeit-Synchronisation. Dabei sind alle relevanten Taktquellen und lokalen Oszillatoren für den Anwender zugänglich. Das ermöglicht phasensynchrone Tests innerhalb des Signalgenerators oder über mehrere synchronisierte Signalgeneratoren hinweg.

Empfänger mit mehreren Antennen können mit einer Kombination von Signalen aus mehreren HF-Ausgängen mit kontrollierter Verzögerung, Frequenz und Phasenabhängigkeit und identischem oder unterschiedlichem Inhalt versorgt werden. Damit eignet sich der S1000 als Signalquelle für OTA- (Over-the-Air) und MIMO-Tests (Multiple Input Multiple Output) sowie Applikationen mit Antennen-Diversität.

Bild 4: Fading-Kanal-Simulation ist nur eine der verfügbaren Funktionalitäten für eine realitätsnahe Simulation von HF-Umgebungen.IZT

Impairment-Simulation in Echtzeit

Um die unterschiedlichsten HF-Szenarien abbilden zu können, besitzt der S1000 leistungsfähige Funktionen zum Untersuchen oder Simulieren von Signalbeeinträchtigungen (Impairments). Die Fading-Funktion zum Beispiel (Bild 4) bietet bis zu 32 Fading-Pfade, die sie den VSGs und den HF-Ausgängen beliebig zuordnen kann. Mit der Fading-Simulation und den beiden unabhängigen HF-Ausgängen eignet sich der Signalgenerator für den MRC-Test (Maximum Rating Combining) von Empfängern. Diese Methode kombiniert zwei oder mehrere empfangene Signale, um die Signalqualität zu verbessern.

Auch zeitvariante Signalprofile werden unterstützt, um größere Signalabweichungen zu simulieren. Anwender können Parameter wie Verzögerungszeiten, Signalfrequenz oder Signalpegel für jeden VSG unabhängig modifizieren, ohne die Signalqualität zu beeinträchtigen. Die zeitliche Auflösung beträgt 12 µs. Typische Anwendungen für diese Profile sind Abschattungseffekte oder Signalverzögerungsänderungen bei sich bewegenden Satelliten oder die Emulation von schnellen Frequenz-Hoppern.

Der S1000 kann auch Grundrauschen modellieren. Das ist besonders wichtig für die breitbandige Multistandard-Signalerzeugung, um das frequenzabhängige Hintergrundrauschen oder die Antennen- oder LNA-Performance in den verschiedenen Frequenzbändern zu simulieren. Außerdem ist eine sehr realistische Simulation von nichtlinearen Störungen möglich, wie sie zum Beispiel von Leistungsverstärkern in den Sendern stammen. Sogar das Phasenrauschen für modulierte Signale lässt sich simulieren. Für die System-Validierung oder Fehlersuche bei Empfängern wählt der Anwender einfach die gewünschte Maske für das Phasenrauschen und die Verstärkung aus, und der S1000 erzeugt präzise das spezifizierte Phasenrauschen.

Modulationsstandards

Ein moderner Signalgenerator muss eine Vielzahl von aktuellen Modulationsstandards unterstützen. Damit ermöglicht er eine schnelle Entwicklung kundenspezifischer Applikationen. Anwender charakterisieren, validieren und testen mit dem S1000 Kommunikationssysteme und -komponenten, die Signale modulieren und demodulieren. Die HF-Testplattform unterstützt AM/FM, DVB-T, HD-Radio, DAB, DAB+, DRM/DRM+, Sirius und XM Satellit-Radio. Sie ist unter anderem für die Entwicklung und Verifizierung von Empfängergeräten ausgelegt. Der Signalgenerator kann beispielsweise in HD-Radio- und XM-TA/TA2-Testaufbauten eingesetzt werden. Mit neuen Optionen hat IZT insbesondere die DAB-Unterstützung erweitert.

Bild 5: Die Kombination aus S1000 und DAB-Content-Server stellt eine vielseitige und umfassende DAB-Testlösung dar.IZT

Zum S1000 ist ein Tool verfügbar, das ETI-Streams (Ensemble Transport Interface) für DAB und DAB+ erzeugt. Diese Streams können mehrere Services in einem DAB-Ensemble enthalten, um realistische oder Worst-Case-Szenarien zu simulieren. Die ETI-Streams werden entweder vom internen Speicher abgespielt oder über die externe Speichererweiterung via Gigabit-Ethernet-Ports gestreamt. In Kombination mit dem IZT DAB-Content-Server entsteht eine vielseitige Labor-Testlösung für DAB (Bild 5).

Die neue DAB-Content-Server-Embedded-Edition für den S1000 integriert DAB-, DAB+ und DMB-Multiplexing und macht die Funktionalität des DAB-Content-Servers auf dem Signalgenerator direkt verfügbar. Damit lassen sich DAB-Testsequenzen noch einfacher generieren und DAB-Empfänger in Echtzeit testen. Die Software-Option ermöglicht das Kodieren und Multiplexen von Audio- und Daten-Diensten. Über das Web-Interface erhält der Anwender einen flexiblen und komfortablen Zugriff auf das gesamte DAB-Ensemble. Außerdem steht ein Echtzeit-DAB/DAB+/DMB-Modulator zur Verfügung. Er unterstützt das gleichzeitige Streamen von mehreren DAB-Ensembles, womit über das EDI-Protokoll (Electronic Data Interchange) ein direkter Link zwischen DAB-Content-Server und S1000 entsteht.

(lei)