Plate-forme de mesure universelle pour la télévision numérique

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1 RADIODIFFUSION 44231/3 Fig. 1 Le système de test de diffusion R&S SFU : système complet pour toutes tâches de mesure dans le domaine de la télévision numérique Au salon NAB 2004, Rohde & Schwarz présentait encore le système de test de Système de test de diffusion R&S SFU Plate-forme de mesure universelle pour la télévision numérique diffusion R&S SFU comme un «émetteur de test pour les nouvelles normes de télévision» (fig. 1), laissant toutefois deviner combien le terme «émetteur de test» était un euphémisme. C est à l IBC 2004 à Amsterdam que Rohde & Schwarz a levé le voile : le R&S SFU est un véritable système complet pour toutes les applications de mesure en télévision. Mais que se cache-t-il alors précisément derrière cette plate-forme du futur? Parfaitement convaincant Au NAB 2004, le R&S SFU avait été présenté comme un émetteur de test TV, une de ses principales fonctions. Cette application ne connaît ni frontière ni limite en matière de standard, prenant en charge les normes les plus récentes : DVB-H* déjà entièrement intégré au DVB-T, mode 4K, In-depth-Interleaver et signalisation des options DVB-H via des porteuses TPS (fig. 2). La MPE-FEC (correction d erreurs IP au niveau encapsulation MPEG-2, précédant l IP), associée au mode 4K et à l In-depth-Interleaver, assure une très haute sécurité en réception mobile. La fonction de Time Slicing permet des économies d énergie sur les appareils portables, la réception n étant active que pendant une courte durée annoncée à l avance. La technologie * Voir abréviations page 43. DVB-H permet de réaliser efficacement du video-streaming pour la réception sur des téléphones mobiles et sur des appareils portables [*]. Pour la transmission par satellite, le R&S SFU intègre la norme DVB-S2 avec le service de diffusion offrant aux opérateurs de réseau une capacité de transfert largement supérieure. La procédure est très robuste et permet encore une réception sûre, même avec des rapports C/N de 2 db. Le R&S SFU est déjà équipé de la technologie DMB-T (TDS-OFDM) en vue d une future normalisation. La Chine est sur le point d introduire une nouvelle norme de télévision numérique et réalise déjà des essais sur le terrain. La technologie DMB-T apporte une télévision numérique de haute qualité en réception fixe, présente des propriétés exceptionnelles en matière de réception sur 39

2 RADIODIFFUSION des appareils mobiles et portables et assure une réception à faible consommation d énergie sur des appareils portables, grâce à la fonction d étalement du spectre. Les normes applicables jusqu à présent au niveau international : DVB-C, DVB-S, DVB-DSNG, ITU-T /J.83/B, ATSC/8VSB et ISDB-T seront rapidement disponibles dans le R&S SFU. Ces codages, à l instar des futures normes, pourront être chargés très simplement sous la forme d options logicielles, ce qui représente un précieux avantage. Totalement universel Le R&S SFU peut remplacer tout un système de mesure à plusieurs appareils grâce aux emplacements disponibles pour de nombreuses extensions. Un générateur interne de signaux de test délivre des trains de transport en bande de base, permettant une transmission continue de trains de transport MPEG-2 à haut débit pour la diffusion. Il fournit également des trains de transport MPEG-2 avec contenu IP (MPEG-4 encapsulé, H264) pour les applications DVB-H. Au niveau de la section RF se trouvent les options connues déjà présentes sur le modèle R&S SFQ, son prédécesseur. Un simulateur de canal (fading) apporte des fonctions perfectionnées pour la simulation de la réception mobile et multivoie. Il supporte sans problème jusqu à 40 trajets de tous les profils connus, tels que Doppler pur, Rice, Rayleigh et Constant Phase. Le simulateur répond également à des exigences spécifiques grâce au fading dynamique et au Fine Delay. Tous les paramètres, tels que vitesse, fréquence et direction Doppler, atténuation, phase et retard, peuvent être ajustés jusqu à la défaillance de tout récepteur. Un générateur de bruit numérique (AWGN) permet des mesures avec un rapport C/N précis, que le signal issu du simulateur de fading soit monovoie ou multivoie. A ces propriétés s en ajoute une nouvelle, à savoir la simulation du bruit de phase. Ce signal permet de simuler de véritables oscillateurs et synthétiseurs en laboratoire avec un bruit de phase non idéal (fig. 3). Le générateur ARB intégré génère des signaux perturbateurs RF qui s ajoutent au signal utile, ce qui permet de simuler des perturbations en provenance du canal adjacent et dans le canal. Un générateur RF supplémentaire est donc souvent superflu. L option Mesure BER permet de tester les effets du bruit, des différents perturbateurs et de mauvaises conditions des voies sur le récepteur, ceci de deux manières. Une mesure utilisant des séquences pseudo-aléatoires pures peut vérifier la section de démodulation du récepteur, nécessitant pour cela de renvoyer les données et la fréquence d horloge correspondante du récepteur au R&S SFU. Le taux d erreurs de la section de décodage se mesure alors par le renvoi des MPEG-2-TS. Dans ce cas, le signal de mesure se compose d un MPEG-2-TS, contenant une PRBS comme charge utile. Pour des mesures aisées sur des liaisons sur un signal MPEG-2 en direct, il suffit que les paquets nuls contiennent une PRBS comme charge utile. Ouvert et particulièrement évolutif Le boîtier hermétique du R&S SFU résiste bien entendu à toutes les perturbations éventuelles dues aux couplages de câbles lors du regroupement de plusieurs appareils. Le système est en revanche complètement ouvert à toutes les applications. L utilisateur peut se servir du générateur MPEG-2, sans obligation toutefois, car toutes les interfaces d entrée classiques sont disponibles, parfois même plusieurs fois, par exemple : ASI/SPI avec et sans fonctionnalité bourrage (stuffing) et SMPTE 310M. Sans bourrage, le R&S SFU fait passer le signal d entrée de manière transparente ; avec bourrage, le débit de données est réglé sur le débit de symboles nécessaire. Le signal numérique interne I/Q est traité par le modulateur I/Q. Le signal I/Q est disponible pour des applications vers l extérieur, sous forme numérique et analogique. Sur chaque entrée IQ analogique et numérique, il est possible d injecter des signaux codés en externe ou d ajouter des signaux perturbateurs spécifiques. La large bande passante de modulation de 200 MHz du modulateur I/Q interne est conçue pour des applications futures et peut être exploitée intégralement à l aide de l entrée I/Q analogique «External Wideband». Le R&S SFU est également ouvert à des applications futures. Ses nombreuses interfaces ainsi que le générateur ARB à partir duquel peuvent être transmis échantillons et symboles, en font un outil adapté à l évaluation de nouvelles normes ou de normes sur le point d être modifiées. Le signal de sortie du R&S SFU ne se limite pas au signal RF de modulation. Il fournit également les signaux internes, tels que le train de transport MPEG-2, le signal de bruit et le signal ARB. Le R&S SFU a déjà intégré le futur : un appareil de base muni d un codeur peut en être le début. Ensuite, toutes les extensions sont possibles rapidement et facilement à de rares exceptions près via des mises à jour de firmware / clés logiciels. 40

3 Fig. 2 DVB-H / DVB-T : le R&S SFU prend en charge les normes les plus récentes. Fig. 3 Capable de modifier et d influencer les signaux ainsi que de créer des perturbations, le R&S SFU simule des conditions sévères en laboratoire, dans lesquelles les circuits intégrés et tuners peuvent être testés jusqu aux limites de leurs fonctionnalités. Fig. 3 Capable de modifier et d influencer les signaux ainsi que de créer des perturbations, le R&S SFU simule des conditions sévères en laboratoire, dans lesquelles les circuits intégrés et tuners peuvent être testés jusqu aux limites de leurs fonctionnalités / /7 41

4 Specifications RADIODIFFUSION Talents multiples et universels Le R&S SFU couvre quasiment tous les stades de la télévision numérique : recherche et développement, production (fig. 4), contrôle qualité, maintenance, tests de diffusion et de réception par les opérateurs de réseau et mesures CEM. Avec le R&S CMU200, il maîtrise les simulations de transmission pour les télécommunications mobiles, couplées à la réception DVB-H (fig. 5). Son traitement numérique des signaux en bande de base assure une excellente qualité des signaux dans la gamme de fréquence de 100 khz à 3 GHz et garantit l exactitude des mesures. Un nouveau type de régulation numérique du niveau assure à cet appareil une très haute précision de niveau. La répétabilité du système de test atteint la valeur exceptionnelle de 0,05 db pour des signaux modulés. L écart global de niveau est inférieur à 0,5 db. La sonde de mesure de puissance en option ne sert pas uniquement à mesurer la puissance des équipements, mais également la puissance de sortie du système lui-même, avec précision. Le bruit propre du synthétiseur du R&S SFU est, en valeur typique, inférieur à 135 dbc (1 Hz) à 1 GHz et à un offset de 20 khz, assurant des erreurs minimales de modulation à proximité de la porteuse. Nombreux sont les avantages de ce système qui le prédestinent à des applications en développement : Plage de variation étendue de tous les paramètres Fonctions standard du codeur pouvant être coupées Eventuelles dégradations des signaux dans le modulateur Manipulation de la porteuse dans la gamme RF Générateur de bruit Fading Perturbateur Entrées et sorties I/Q externes Un niveau de sortie élevé est requis en développement et en fabrication de téléviseurs ; celui du R&S SFU est de +13 dbm. Il est possible d atteindre +19 dbm avec l option haute puissance pour les chaînes de fabrication ou réseaux de distribution et jusqu à +26 dbm en dépassement de la gamme garantie (overrange). L atténuateur RF électronique sans usure ni maintenance est conçu spécialement pour la production, assurant une commutation rapide et une longue durée de vie dans toutes les conditions. Pour les essais sur circuits intégrés, le niveau peut être réduit à 120 dbm. Convivial et réceptif Le concept du R&S SFU est attractif et son utilisation extrêmement conviviale, ceci grâce au système d exploitation Windows XP Embedded et une arborescence de répertoires très détaillée. Le grand écran couleur haute résolution affiche toutes les données de l application choisie, sans oublier à l arrière-plan les applications en cours. Les mauvais réglages ou problèmes éventuels d une application apparaissent sur l écran correspondant. Les touches matérielles (hardkeys) permettent un accès direct, les touches programmables (softkeys) guident l utilisateur en toute sécurité dans l application choisie et le bouton rotatif permet un réglage rapide de tous les paramètres. Pas de souci pour celui qui préfère le clavier ou la souris, des ports USB étant disponibles. Les réglages les plus courants sont récapitulés dans le menu Favoris accessible rapidement par la touche Home à partir de n importe quelle application. En cas de doute, il suffit d appuyer sur la touche Aide qui ouvre un menu contextuel pour naviguer dans le guide de l utilisateur (fig. 6). Lorsque des réglages directs ne sont pas souhaités ou que l application ne le permet pas, plusieurs possibilités se présentent : le R&S SFU peut être entièrement commandé à partir d un PC, soit directement via une liaison Ethernet, soit à distance sur un réseau LAN via IP, ceci en toute simplicité avec le logiciel Remote-Desktop préinstallé ou le logiciel VNC fourni. Le R&S SFU est également préconfiguré avec le DHCP ; une adresse IP lui est automatiquement attribuée dans ces réseaux. L intégration dans les systèmes de test existants est possible via un bus CEI. Le R&S SFU a-t-il montré toutes ses cartes? On peut à ce jour répondre par l affirmative ; cet article démontre en effet que le R&S SFU est aujourd hui déjà plus que le simple successeur du R&S SFQ largement éprouvé. En revanche, Rohde & Schwarz envisage déjà pour l avenir une série d extensions. Le R&S SFU dispose de réserves suffisantes pour relever des défis encore inconnus aujourd hui. Soyez donc attentifs aux évolutions de cette plate-forme modulaire! Albert Dietl ; Josef Handl ; Ralph Kirchhoff Autres informations et fiches techniques sous (mot-clé SFU) Broadcast Test System SFU Caractéristiques techniques du R&S SFU BIBLIOGRAPHIE [*] DVB-H Nouveaux services multimédias numériques pour terminaux mobiles. Actualités de Rohde & Schwarz (2004) N 182, p

5 Abréviations 44231/1 Fig. 6 L aperçu du menu Aide, qui peut être agrandi, fournit à l utilisateur des données complètes et des informations de fond sur des sujets dépassant la simple utilisation de l appareil. Fig. 5 Le couple idéal : le système de test de diffusion R&S SFU et le testeur universel de radiocommunications R&S CMU200 Simulation de transmission pour la communication mobile, couplée à la réception DVB-H. ARB Arbitrary Waveform (Generator) ASI Asynchronous Serial Interface ATSC Advanced Television System Committee AWGN Additive White Gaussian Noise BER Bit Error Ratio C/N Carrier to Noise DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DMB-T Digital Multimedia Broadcast-Terrestrial DTV Digital Television DVB Digital Video Broadcasting DVB-C DVB Cable DVB-DSNG DVB-Digital Satellite News Gathering DVB-S DVB Satellite DVB-H DVB Handhelds DVB-T DVB Terrestrial EMC Electromagnetic Compatibility FEC Forward Error Correction H264 Advanced Video Coding AVC/H264 IP Internet Protocol ISDB-T Integrated Services Digital Broadcasting Terrestrial ITU International Telecommunication Union ITU-T ITU-Telecommunication standardization sector ITU-T/J.83B ITU-T Recommendation J.83 Annex B LAN Local Area Network MPE-FEC Multiprotocol Encapsulation (-FEC) MPEG Moving Picture Expert Group OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing PRBS Pseudo Random Binary Sequence SMPTE Society of Motion Picture and Television Engineers SPI Synchronous Parallel Interface TDS-OFDM Time-Domain Synchronous- OFDM TPS Transmission Parameter Signalling TS Transport Stream VNC Virtual Network Computing (Software von AT&T) VSB Vestigial Sideband 8VSB 8 level VSB 43