https://www.strey.biz/ STREY - Tag 'SDMB100' (Atom Feed) 2012-08-29 Michael Strey https://www.strey.biz tag:www.strey.biz,2012-08-29:/de/blog/20120828-synchronitaetsueberwachung/ Überwachung der Synchronität durch Messung der zeitlichen Lage des DAB-Signals 2012-08-29 2015-12-06 Synchronitätsüberwachung in DAB-Gleichwellennetzen kann durch die Analyse der Kanalimpulsantwort oder durch den Vergleich der an den Sendern gemessenen zeitlichen Lagen der ausgestrahlten COFDM-Signale erfolgen. Der Artikel beschreibt die zweite der beiden Methoden, die sowohl beim SDMB 100 als auch beim mit der DAB-XPlorer-Software betreibbaren Messempfänger UEB400-DXP angewendet wird.

Ein wesentliches Qualitätsmerkmal von Gleichwellennetzen ist die zeitliche Synchronität der Sender. Das selbe COFDM-Signal wird – abgesehen von einem manchmal zur Feinabstimmung bewusst eingefügten Zeitversatz von wenigen Mikrosekunden – von allen Sendern zur gleichen Zeit abgestrahlt.

fig-simulation_sfn.png

Abbildung 1: Versorgungsgebiete eines Gleichwellennetzes aus sieben Sendern in verschiedenen Betriebszuständen. Das jeweils versorgte Gebiet ist grün dargestellt.

Abbildung 1 illustriert, was passiert, wenn diese Synchronitätsbedingung nicht eingehalten wird. Es zeigt das mit einem vereinfachten Ausbreitungsmodell berechnete Versorgungsgebiet eines Gleichwellennetzes aus sieben Sendern. Das Versorgungsgebiet im Falle eines Synchronitätsfehlers (b) ist kleiner als das bei Ausfall des mittleren Senders (c). Auf einen Synchronitätsfehler muss deshalb umgehend reagiert werden.

Um wechselnde Delays bei der Zuführung des Sendesignals vom Head-End zu den Sendestandorten auszugleichen, wird heute im Allgemeinen ein dynamischer Laufzeitausgleich mit in das ETI-Signal eingefügten Zeitstempeln angewendet. In solchen DAB-Gleichwellennetzen ist die zeitliche Lage des abgestrahlten COFDM-Signals determiniert. D. h. Zeitmarken im gesendeten DAB-Signal, wie das periodisch auftretende Nullsymbol, treten an allen Sendern im Gleichwellennetz zur selben, reproduzierbaren Zeit auf.

Das beim SDMB 100 und beim DAB-XPlorer mit dem UEB400-DXP-Empfänger angewandte Prinzip der Synchronitätsüberwachung nutzt diesen Umstand, um durch Messung am Senderausgang Synchronitätsfehler zu entdecken. Beide Geräte messen fortlaufend den Sendezeitpunkt eines bestimmten Nullsymbols bezogen auf eine Normalzeit. Während diese Zeitreferenz beim UEB400-DXP die mit einem integrierten GPS-Empfänger ermittelte GPS-Zeit ist, verlässt sich der SDMB 100 auf einen externen 1PPS-Takt sowie einen NTP-Server.

fig-zeitmarken.png

Abbildung 2: Zeitmarken im DAB-Signal im Zeitbereich. Das Bild zeigt den ersten Abschnitt eines Transport Frames von 96 ms Länge (Mode I) mit dem Synchronisation Channel, der aus Null Symbol und Phasenreferenzsymbol besteht. Nach Dekodierung des FIC-Inhalts steht auch der CIF-Zähler aus FIG 0/0 zur Verfügung.

Abbildung 2 zeigt, welche Zeitmarken innerhalb des DAB-Signals für die Synchronitätsüberwachung benutzt werden können. In determiniertem zeitlichen Zusammenhang mit dem Nullsymbol stellen die in den genannten Geräten integrierten DAB-Empfänger ein periodisches Frametriggersignal zur Verfügung, dessen zeitliche Lage mit einer geeigneten Hardware mikrosekundengenau in Beziehung zum vom GPS-Empfänger bzw. von einer externen Quelle gelieferten 1-PPS-Takt gesetzt werden kann.

fig-delay_messprinzip.png

Abbildung 3: Prinzip der Messung der zeitlichen Lage des Nullsymbols beim stationären On-Site-Monitoring

Der in Fast Information Group (FIG) 0/0 des FIC kodierte CIF-Zähler zählt die Common Interleaved Frames (CIF) modulo 5000. Da ein CIF 24 ms lang ist, kommt exakt alle 120 Sekunden ein CIF-Zähler 0. Mit Hilfe des CIF-Zählers aus dem dekodierten FIC kann ermittelt werden, zu welchem Frame der zur Bestimmung von tn im Abbildung 3 herangezogene Frametrigger gehört. Auch die Zeit des für die Messung verwendeten Sekundenimpulses ist entweder als GPS- oder NTP-Zeit bekannt. Damit kann berechnet werden, wann das zum Frame 0 gehörende Nullsymbol aufgetreten ist. Die Zeitdifferenz Δt zwischen der 2-Minuten-Grenze der Referenzzeit und dem Auftreten des Nullsymbols von Frame 0 ist der von den genannten Geräten als Qualitätskriterium für die Synchronität in Mikrosekunden gemessene Wert.

fig-delaydefinition.png

Abbildung 4: Definition des Delays als Zeitdifferenz zwischen der 2-Minuten- Grenze der GPS-Zeit und dem Auftreten des Phasenreferenzsymbols im Transmission Frame, der einen Common Interleaved Frame mit dem Zähler 0 enthält.

Bei fehlerfreiem Betrieb muss das Delay Δt an einem Sendestandort während der gesamten Laufzeit des Gleichwellennetzes (d. h. so lange der Multiplexer nicht ausgeschaltet wird) konstant bleiben. Bei idealer Synchronität des Netzes ist dieser Wert auch von Sender zu Sender gleich. Das mit einer Auflösung von einer Mikrosekunde gemessene Delay Δt kann Werte zwischen 0 und 119.999.999 μs annehmen.

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