TELKOM NIKA , Vol.11, No .3, March 2 0 1 3 , pp. 1587 ~ 1593   ISSN: 2302-4 046         1587      Re cei v ed  No vem ber 1, 20 12; Re vised Janua ry 2 3 , 20 13; Accepted  February 3, 2 013   Test of DMB-T Signal Based on Software Defined Radio  Technique      Shansha n  Li*, Jian Zhou, Yi Zhang  Commun i cati o n  Univ ersit y   of Chin a   No.1 Di ngfuzh uan g East Street, Chao ya ng  District, Be ijin g ,  10002 4, P.R. Chin a,  T e l: 0086-01 0-65 78 35 9 0   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : lisha nsha n@ cuc.edu.cn       A b st r a ct   W i th the relea s e of the standard, di gital te levi si on terrest rial bro adc asti ng is bei ng gr adu all y   extend ed in many plac es. In order  to speed up the extension an d the  applic atio n, also  to  evaluat e the   existin g  di gital  televisi on terr estrial  broa dc asting syste m ,  w e  need  a e a sy-to-use s i g nal  ana lysis  a n d   me asur e m ent  system. The tr aditi ona l si gna l  measur e m e n t meth od  is thro ugh t he s peci a l har dw are circ ui t   to reali z e, but that method is  high cost, and the system structure  is c o mplex and si ngle function.  To  improve the flexibility of  the system , we r eali z e t he system  based  on virtual instrument  technology . In  hardware s e ction, this  thesis  described the block  diagram of t he system and the  intro duction of the  NI   vector signal analy z er. In softwa re part, this thesis described the ov er all  test system  based on LabVIE W  and the re al i z a t ion of the system fe at ures  multi-thre adi ng, each step  of synchro ni z a ti on s i gn als ach i ev e d .     Ke y w ords : D M B-T  NI Digital  T e levisi on T e s t  LabVIEW      Copy right  ©  2013 Un ive r sita s Ah mad  Dah l an . All rig h t s r ese rved .       1. Introduc tion  Radi o &TV transmi ssi on main have three cat egori es of cable tr ansmi ssi on, satellite  transmissio n and g r oun d transmi ssion.  Grou nd tra n sm issi on  chan nel is in the  complex multi path  environ ment,  the tran smi s sion  environ ment is th e  most b ad of  the thre e ki n d s,  so the  ground  transmissio n  stand ard s  m u st be the m o st complex  te chnolo g y. Afte r a lon g  time  of study, DTT B   techn o logy h a s g one to  m a ture,  cou n tri e s im pleme n t its o w n di gita l television  re sea r ch pla n  a nd  put forwa r d a  lot of different system sol u tions, ac co rding to the basi c  prin ciple s  of the ITU  and   their re spe c t i ve chara c te ristics. The inter natio nal  DTTB transmissio n sta ndard with the   approved by  the ITU ma inly have three [1] of  ATSC, DVB-T  and ISDB-T. Chin ese  dig i tal  television terrestrial b r o adcasting  stand a r ds i s   DMB - T ( Te rre strial  Digital Multimedia Televisi o n   Broad ca sting ) , a standard  number is GB2060 0-20 06.  With the release of the stand ard,  The  digital TV conversi on ha s been put on the agenda in  all parts of the country. Throug h to the   DMB-T  digital  sign al an alysis, we  ca n m easure  th e la unch DMB - T  sign al qu ality and a d ju stme nt  the trans m itter acc o rdingly [2].   Traditio nal ra dio reception  system more depe ndent o n  hard w are, this ha s brou g h t great  inco nvenien ce to the whol e developm e n t of syst em upgrade a nd maintena nce [3]. And in recent  years, software ra dio theory is  incre a sin g ly being  used in wireless com m unication field, it  empha si ze s that open the  minimali st ha rdware for co mmon platform. As far as  possibl e to use  the applicatio n softwa r e which can be upgrade d an d  reco nfigu r a t ion, that can overcom e  the   traditional receiver to singl e function, expan sibilit y poor hardware l i mitations as  the core of th e  desi gn. The basi c  idea of softwa r e ra di o is t hat rely  on a general, st andard, modula r  hard w are  platform, we  can re alize  all the function s  of the wirel e ss radio thro ugh  the software  prog ram m ing .       2. Rese arch  Metho d   The DMB-T  sign al testing  system con t ains  two pa rts, one is DMB-T digita l signal  hard w a r e  coll ection  system , the other is  Software te sting syste m .        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA  Vol. 11, No . 3, March 20 13 : 1587 – 1 593   1588 2.1. DMB-T  Digital Signa l Hard w a r e  Collection Sy stem    DMB-T di gita l signal ha rd ware acqui sition  use the NI comp any hard w a r e  col l ection   equipm ent. The NI RF sig nal analyzer PXI-5661 vect or and relev ant interface  device. As sh own   in Figure 1 be low.           Figure 1. DM B-T digital sig nal   hardware colle ction system      PXI-5661 RF  Vector sign al analyse r  has tw o pa rts of PXI-5600  down co nve r ter and   PXI-5142 hig h -spee d digit a l instru ment.  PXI-5600 do wn  converte r  colle ction  RF sign al data from  DMB-T  cha n nel modul ator with freque n c y in  the UHF  band (4 70 ~  850 MHz)an d  a band width of  7.56MHz, it p u t the RF inp u t signal freq uen cy  conve r sion to 5M ~2 5MHz interm ediate fre que ncy  sign al, then o u tput the inte rmedi ate freq uen cy  sig nal to  PXI-5142 high-sp eed di gital  instrume nt.  PXI-5142  co ntains t w o m odule s , OSP  (onb oard  si gnal p r o c e s s) mod u le an d onbo ard RAM  module. The  two module s  have compl e ted of inte rme d iate freque n c y signal sam p ling, the digital  AD freque ncy conversion  and heavy sampli ng  filter method s. PXI-5661 exch ange data a nd  control inform ation with the  test pro c edu re in  the PC throu gh the P X I bus. At last, the software  system  which  is runni ng on  a PC will co mplete  the m easure m ent o f  the signal’ s  para m eters.     2.2. Soft w a r e  Testing Sy stem   Test software using the  comp any La bVIE W200 9 platform dev elopme n t NI. LabVIEW  greatly imp r o v e the efficie n cy of the  d e velopme n t  of virtual in strume nt, it provides i n tera ctive   grap hic  devel opment e n vironment ove r turne d  t horou ghly before those dev elo p m ent tool wit h   powerful dev elopme n t function and n o t may easy-to -u se thou ght. LabVIEW co ntains all sort s of  prop ertie s  th at make it a  developm ent  and te st ing, measurement ,  automation and cont rol  i deal  tool for application. LabVIEW ca n  quickl y  develop ap plicatio n syst em, complet e  produ ct de si gn   verification a nd automatio n control appl ication s  [4].  The Test software system  first to demodulate  the col l ected si gnal s, realize the functio n   of receivin g DMB - T signal . It use the so ftware meth o d  to realize  DMB - T digital signal re ceiv er   internal  functi on mo dule. It is the  coll ecti on of real di gi tal sign al fro m  NI ha rd wa re equi pment,  to   go throu gh th e Hilbe r t filtering get I, Q two way com p lex signal.T hen get the I, Q two way by  sign al carrier re covery a n d  do wn-co n versi on, cl ock re covery, DFT, cha nnel  estimation  a n d   equali z ation, i t  can get the input sig nal constell ation di agra m  at last.    2.2.1. Soft w a re Sy stem St ructur e   The whole s o ftware s y s t em USES laye red des i gn think i ng to c a rry on  the des ign. The  system  can  b e  divided into  hard w a r e int e rface pa rt, d a ta pro c e s sin g  part  a nd th e user inte rfa c e  part. The part of the hard w are interfa c e is t he data source s for system, thro ugh The arti cle  descri bed bef ore ,we kn ow that  the data acqui sition hard w a r e get digital signal. Data pro c e s si ng  part  contai ns three fu nctio n   mod u le s o f  data pr ocessing, d a ta an alysis  and  da ta displ a y. Data   pro c e ssi ng m odule colle ct data from hardwa r e interf a c e and sto r e d  part of the d a ta in the buffer.  Data analysi s  module will analysi s  the data obtained  in the  buffer. Data display  module has  got  PXI bus  RF  i n pu t    IF o u tp ut     C l k out pu t       (PXI-5600)       IF in pu t     Cl k  i n pu t      (PX-I5142)   (PXI-5661 RF Vector  signal an aly s er)   ( P XI e- 83 70 )    LabVIE W  Test  procedure       (PC)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Test of DMB-T Signal Based on Softwa r e  Defin ed Radio Te chni q ue (Sha nsha n Li)  1589 analysi s  re su lts from data  analysi s  mo dule. Then  Data an alysi s  modul e ca n dra w  up the  grap hics by t he results a n d  display the  gra phi cs  i n  the  user  i n te rface. Users can co ntrol  t h e   con d u c t of system through  the use r  inte rface,  a nd u s ers  ca n be m onitorin g  ha rd ware eq uipm ent  state real-tim e. At the sam e  ti me, the an alysis  re sults  of data p r o c e ssi ng p a rt  ca n also be  sh o w n  in the use r  interface.The  structu r e of the   softwa r e sy stem as  sho w n  in Figure 2  shows.           Figure 2. software  sy st e m  st ru ct ur e       2.2.2. Data M u ltithre a ding  Processing   In the software system usi ng multithrea ding  techn o lo gy to achieve data acquisit i on data  analysi s , the  result shows  that the outp u t of  the sa m e . Software  runnin g  on th ree thread a b o ve   respe c tively operation. On e acqui sition  thread  con s ta ntly from data sou r ces ha ve data store  in   the buffer. Main thread can control analysi s  pro c e ss, may at a n y time susp end or su sp end  analysi s  p r o c ess. After an alysis,  con s te llation char t, cha nnel ch aracteri stic  info rmation sto r e d   in  the buffer an d insid e .      2.3. Sy stem  Testing a nd  Verification    This softwa r e  system first to the colle cte d  signal d e m odulatio n software, and re alize the   DMB-T  re cei v ing sign al functio n . This system  to u s e the  software m e thod t o  reali z e  DM B-T   digital sig nal  receiver inte rnal functio n   module.   NI hard w a r e eq ui pment from t he coll ecte d all the   way real digit a l signal to go through the  filter get  I, Q  Hilbe r t of two way complex  signals. The n   I  thus gai n, Q two sig nal s recove ry and  the carr ie r freque ncy con v ersio n , clo c k re cove ry, DFT ,   cha nnel e s ti mation an d balan ce d, ca n get the inp u t signal  co n s tellation  cha r t. This software  system a cco rding to the output to get afte r demodulation calculation DMB-T digital signal   perfo rman ce  parameters.  Relate d an alysis  diag ra m  analysi s  and con s tell ation  MER, EVM  para m eters o f  the cal c ulat ion. And a c cordin g  to the MER, EVM transmitter t o  s e nd  s i gnals   measured pa ramete rs  su ch as qu ality.    2.3.1. Cons tellation Cha r t Analy s is  In a constell a t ion cha r t all the I and Q si gnal s possibl e combi ned  with the perfo rman ce  for the grid  sha pe, whi c h  make s it ea sy to ex plain  things cau s e interferen ce, con s tellati on   grap hs can imagine with the box for arrays, each  bo x repre s ent s a state or symbol, in an ideal  data tran smission cases e a ch a c cepted  transmit co d e  shoul d fall in the center  of the box, b u t in   fact, invade  interferen ce and noise re flection  can l e t transmi ssi on theory to the center of  symbol s fro m  adja c ent b o x  of bound ary, the  dividing line b e twe en adj acent  box call ed ju dge  threshold, an d tran smit sig nal if be interf eren ce  a c ro ss the thre sh ol d pushing, it woul d be wro n g   data a n al y sis Data dis p la y   ( user interf a c e ) data buf f er Data  p rocess in g data a c q uisi ti on NI hardware  e q ui p ment Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA  Vol. 11, No . 3, March 20 13 : 1587 – 1 593   1590 to adjacent b o x as belongi ng to the sym bols, theref o r e, is an error cod e , or it will be consid ered  norm a l symb ols [5]. Co nst e llation  cha r t can  be tho u g h t of as di gita l sign al of a "two dim e n s io nal  eye cha r t" array, the sym bols in th e pi cture th e po sition that sho u ld have rea s on able limit  or   cou r t bou nda ry, rep r e s ent  each re ceivin g symb ols in   the pictu r e m o re  clo s e to  point zero  poi nt,  sign al quality is high. Because the screen is co rrespondi ng to the extent of  the gra phics  and   pha se, and t he sh ape of the array can  be applie d to  analyze an d  determin e  the system o r  the  cha nnel' s  ma ny defects  a nd disto r tion,  and hel p fi nd the ca use. Con s tellatio n  cha r t is a  very  good tro uble s ho oting auxi liary tool, it c an provid e  the sou r ce of interferen ce with the kind s of  clue s, throu g h  the con s tel l ation cha r t easy to find amplitude noi se and pha se  noise, pha se   error, erro r a nd modul atio n probl em s than modul atio n.    2.3.2. Perfor mance Para meters a r e Calculate d   The sy stem  USES the m easure  of the main  param e ters  of the signal quality for MER  and EVM[6].  Modulatio n error rat e  MER baseb and si gnal  is simila r to the SNR, its computati o n   formula i s :    dB Q I Q I MER N j j j N j j j dB 1 2 2 1 2 2 10 ) ( ) ( log 10   (1)                                                                                            The definition  of EVM  for the effective value of  margi n  for error an d the amplitu de of the  pea k of the vector th an: its computatio n formula i s :    % 100 ) ( 1 2 max 1 2 2 S Q I N EVM N j j j  (2)       3. Results a nd Analy s is  System testin g and ve rifica tion wo rk i s   mainly  aimed  at the actual  DMB-T  sign al. Data   sou r ces fo r the actual DMB-T digital sig n a l trans mitter. The system t h rou gh the co nne cted to PC  of data acqui sition system  to hardw are NI colle ction DMB-T digital  signal tran smitter to send  th e   digital TV signal s. Software sy stem i n  PC  operation, use r s  can be directl y  observe d PC  measurement  result.     3.1. Spectru m Analy s is   Time dom ain  measureme n t and fre q u ency d o main  measureme n t are two d i fferent  method s of measurin g  the same  sign al . The spe c tru m  analysi s  of the sign al are  able to provi de  the informati on that can n o t be watche d in time do main analy s i s . In this test  system, the radio  freque ncy si gnal po wer  spe c tru m  an d intermedi ate frequen cy  signal sp ectrum were test.  Intermedi ate frequ en cy sig nal analysi s  i s  to sample i n  the radio freque ncy sig n a l after frequ ency  conve r si on, a nd then d r a w  its spe c tru m  throug h the FFT tran sform. Figure 3  sho w s the ra dio  freque ncy sig nal power sp ectru m  whe n  the carrie r fre quen cy is 66 6 MHz, band width for 8 MHz.   Figure 4  sho w s th e inte rmediate freq uen cy sig nal   spe c tru m  wh en the  ca rrie r  freq uen cy i s  15   MHz.     3.2. Cons tellation Diag ra m Analy s is   In s y s t em tes t ing process, for QPSK,   16  QAM and 64 QAM in different protec tion  interval are te sted. Co nstell ation diag ram  is that  the data flow into two road of I an d Q, and then  two way sign al are modul ated with pha se diffe ren c e  of 90 degree  after quantification, mappin g   with the modulation sign al , and the oth e r for tr ansv e rse the mod u lation sign al  for longitudinal  axis, this ma ke s si gnal in  the gra ph h a s a  co rr esp ondin g  po sition. In this te st syste m , the   con s tellatio n  diagram a nalysi s  is a nalysi s  in P C  buffer  sto r age  ba seb a nd si gnal I, Q   demod ulation  of constellati on diagram, at this time  th e formation o f  constellatio n  diagram mai n ly  reflect s  the m i stakes that  transmi ssion chann el  have made  .  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Test of DMB-T Signal Based on Softwa r e  Defin ed Radio Te chni q ue (Sha nsha n Li)  1591     Figure 3.   th e radio frequ ency si gnal p o we r sp ect r u m         Figure 4.  the intermedi ate freque ncy si g nal sp ectrum       3.3. Modulati on Error Ra te MER dB   Acco rdi ng to  comp utation  formula ( 1)  and the I, Q comp onent  value cal c ul a t ion of  system a c tua l  measu r ing. In this experi m ent sy stem  con d ition s , when wo rk  state param eter for:  carrie r numb e r=378 0; FEC=0.8;  Protection interval =1/9; Time d o main mixed:  720; Modula t ion  mode =64 q a m ; Radio fre q uen cy band width=8 M H Z; Radi o frequ e n cy level=+ 1 0  db, the  MER dB   value is mea s ured ab out 42 db. In other paramete r s in the worki ng state of the measure d  value   is no lon ger li st.  Test re sult s clo s e to hard w are mea s u r i ng equi pmen t measu r eme n t result. This sh ows  that the syste m  can me et the nee ds of e ngine erin g measure m ent.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA  Vol. 11, No . 3, March 20 13 : 1587 – 1 593   1592     Figure 5. 16Q AM con s tellat i on ch art           Figure 6. 64Q AM con s tellat i on ch art       4. Conclusio n   This a r ticle i n trodu ce d th e DMB-T digi tal signal m e asu r ing  syste m , and ba se d on the  DMB-T digital  signal re ceiv er prin ciple of  work, th ro ug h the software to achieve the digital sig nal  measurement  process. This sy stem has obvio us more adva n tage s than  other traditi onal   measure in simple st ru ctu r e , high flexi b ility, eas y to use, an d so  on. In additi on, the syste m   use d  by the hard w are condition s, en ough to co mplete other kinds of di gital radio si gnal   measurement . Therefore, the futu re research work will also on  how to improve the shortcomi ng  of the test to  DMB-T sign als and ho w to dev elopme n t a measure m ent softwa r e system whi c h   suitabl e  for  ot her stand ard sign al,  su ch as DVB-T,  et c. Make full u s e of the a d vantage s of go od  softwa r e  radi o, we  can  complete the  test of  man y  kind s of si gnal s with  o ne  ha rd wa re  equipm ent.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Test of DMB-T Signal Based on Softwa r e  Defin ed Radio Te chni q ue (Sha nsha n Li)  1593 Referen ces   [1] China   GB.  GB206 00- 200 6. Digital televi sion gro und r adi o transmiss ion s y stem frame structure,   chan nel c odi ng  and mod u l a tio n . 2006.   [2]  W ang Jun, Ha n Meng, Men  Aido ng. Ke y  T e chn o lo g y   of Digita l  T e levisi on T r ansmission Stand ard   DMB- T.  T V  engin eeri n g . 20 0 1 ; 24(4).   [3]  Yang L i n, Yan g  Z h ixing, W u  Yousho u. A  ne w  te rrestria l  digital mu ltim edi a/televis i o n  broadc asting   (DMB-T )  transmission s y stem.  T V  Enginee ring . 20 02; 25( 1): 12-16.   [4]  Z hang W a nsh u . Measur eme n t metho d s for  dig i tall y m o d u l ated s i g nals. T V  eng in eeri ng.   200 2; 25( 8):  91-9 6 .  [5]  Men Aid o n g , Yang  Lin, Ya ng  Z h ixin g. Di Mia n  Shu Z i  D uo  Mei T i  Dian Sh i Guan g Bo, D M B-T ,  Chua n   Shu  Xin g  Ne n g  F ang Z h e n   Dian Z i   Xu e B ao Lu n W en.  ACTA ELECTRONICA SINICA.  200 1; 29( 5):  656- 667.   [6]  Ma Che n g b in,  Hu  Xia o d ong,  Li Jish eng. T he cabl e di gital  T V  MER measureme n t eng in eeri ng practic e   and e x peri enc e.  Cabl e T e levi sion T e ch nol og y.  2005; 12( 21) : 82-84.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.