專利名稱：估計線路屬性的方法和布置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及估計信號線路的線路屬性、例如線路長度和線路衰減的領(lǐng)域中的方法和布置。
相關(guān)技術(shù)描述在如今的電信中，從經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)看，有必要使用現(xiàn)有的銅線用于寬帶傳輸。從寬帶觀點(diǎn)來看，通常稱為雙絞線銅環(huán)路或銅接入線路的這些銅線相互之間具有非常不同的屬性。電信運(yùn)營商因此很有興趣測試線路的屬性以能夠充分利用它們的傳輸容量。在WalterGoralski的論文“xDSL環(huán)路技術(shù)指標(biāo)和測試”(″xDSL LoopQualification and Testing″，IEEE Communications Magazine，1999年5月，79-83頁)中討論了上面提到的內(nèi)容。該論文還討論了測試可能性和測試設(shè)備。
在JoséE.Schutt-Ainé的論文“雙絞線電纜的高頻特性”(″High-Frequency Characterization of Twisted-Pair Cables″，IEEE Transactionson Communications，Vol.49，No.4，2001年4月)中更詳細(xì)地討論了銅線路的傳輸屬性。高位速率數(shù)字用戶雙絞線電纜的傳播參數(shù)由波傳播方法模型選取。研究了傳輸線屬性中的頻率相關(guān)性和趨膚效應(yīng)對這些傳輸線屬性的影響。
測試線路的傳輸屬性可通過從線路的一端發(fā)送測試信號并在另一端測量該信號來執(zhí)行，即通常所說的雙端測試。該方法是勞動密集且昂貴的。更常用的方法是從線路的一端發(fā)送測試信號并測量從線路反射的信號，即通常所說的單端環(huán)路測試SELT。在Stefano Galli和David L Waring的論文“經(jīng)由單端測試實(shí)現(xiàn)環(huán)路組成識別除了僅有的環(huán)路技術(shù)指標(biāo)”(“Loop Makeup Identification Via Single EndedTestingBeyond Mere Loop Qualification″，IEEE Journal on SelectedAreas in Communications，Vol.20，No.5，2002年6月)中討論了與單端測試有關(guān)的不同類型的線路不連續(xù)性和產(chǎn)生的回波的影響。特別討論了用于測量線路長度的時域反射測量學(xué)TDR。向線路發(fā)送外出脈沖并檢測反射脈沖。假設(shè)脈沖的速度是已知的，則通過測量這兩個脈沖之間的時間可估計線路長度。傳統(tǒng)TDR方法的一個困難是反射脈沖可能嚴(yán)重衰減并難以檢測，因?yàn)樗幌喈?dāng)寬的外出脈沖隱藏。為避免該問題，可對脈沖進(jìn)行濾波，但是Galli和Waring的論文提出改為減去外出脈沖以得到清楚的反射脈沖。提出用于處理回波的數(shù)學(xué)方法以及對該方法的試驗(yàn)驗(yàn)證。
傳統(tǒng)TDR方法的另一個問題是，對于短線路，外出脈沖和反射脈沖彼此接近，并且由于這個原因難以分離。另一方面，對于很長的線路，反射脈沖嚴(yán)重衰減并且可能隱藏在噪聲中。因此，在傳統(tǒng)TDR中，對于一些測量，僅有一個脈沖是可觀察到的，并且不可能知道脈沖是由很短的線路還是很長的線路而定。
在單端測試中，使用收發(fā)器作為接受測試的環(huán)路的測量裝置的一部分是有利的。寬帶通信收發(fā)器不是理想的電壓發(fā)生器，在測量中引入了失真。在Thierry Pollet的標(biāo)準(zhǔn)化論文“G.selt如何規(guī)定S11(校準(zhǔn)測量)？”(″How is G.selt to specify S11(calibrated measurements)？″，ITU Telecommunication Standardization Sector，Temporary DocumentOJ-091；Osaka，Japan 21-25，2002年10月)中討論了如何除去該失真?；趩味丝谏⑸鋮?shù)S11提出校準(zhǔn)方法，該參數(shù)S11包括在校準(zhǔn)期間產(chǎn)生的收發(fā)器參數(shù)。而且在Thierry Pollet的標(biāo)準(zhǔn)化論文“測量和解釋單元之間要傳遞的最少信息”(″Minimal information to be passedbetween measurement and interpretation unit″，ITU TelecommunicationStandardization Sector，Temporary Document OC-049；Ottawa，Canada5-9，2002年8月)中討論了單端口散射參數(shù)S11。
發(fā)明簡述本發(fā)明關(guān)注的主要問題是如何估計信號線路的長度。
另一個問題是在長度估計之前如何將線路分類為長線路或短線路。
又一個問題是如何在單端環(huán)路測試中利用用于通信目的的收發(fā)器執(zhí)行長度估計。
另外的問題是估計線路衰減。
通過產(chǎn)生頻率相關(guān)線路輸入阻抗的絕對值并利用線路輸入阻抗絕對值的波形和周期性解決這些問題。
更詳細(xì)地，通過選擇線路輸入阻抗絕對值的連續(xù)最大值或連續(xù)最小值解決這些問題。確定兩個連續(xù)極值之間的頻率距離。借助于線路上的信號傳播速度和頻率距離來估計線路長度。在一個實(shí)施例中，基于長度和線路的每長度單位的衰減來產(chǎn)生衰減值。在備選實(shí)施例中，絕對阻抗值曲線的極值用于估計線路衰減。
本發(fā)明的目的是采用簡單方式估計信號線路的長度。
另一個目的是在長度估計之前將線路分類為長或短。
又一個目的是便于在線路長度估計中使用用于通信目的的收發(fā)器。
又一個目的是使長度估計獨(dú)立于收發(fā)器中的硬件。
另外的目的是估計線路衰減。
利用本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)是在長度估計之前可將線路判定為短。
另一個優(yōu)點(diǎn)是可為短線路估計可靠的長度值。
又一個優(yōu)點(diǎn)是可校準(zhǔn)用于通信目的的收發(fā)器并將其用于估計。
又一個優(yōu)點(diǎn)是使長度估計獨(dú)立于收發(fā)器中的硬件。
另外的優(yōu)點(diǎn)是可采用簡單方式產(chǎn)生線路衰減。
借助于實(shí)施例并參考附圖將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
附圖簡述

圖1示出連接到線路的測量裝置的示意框圖；圖2示出不同線路的線路阻抗圖；圖3示出一條線路的線路阻抗圖；圖4示出線路長度估計方法的流程圖；圖5示出連接到線路的收發(fā)器的示意框圖；圖6示出收發(fā)器的某種程度上更詳細(xì)的示意框圖；圖7示出連接到測試阻抗的測試收發(fā)器的示意框圖；圖8示出產(chǎn)生收發(fā)器模型值的方法的流程圖；圖9示出產(chǎn)生線路阻抗值的方法的流程圖；以及圖10示出產(chǎn)生線路衰減值的方法的流程圖。
實(shí)施例詳細(xì)描述圖1示出經(jīng)由長度為L的信號線路2連接到客戶的遠(yuǎn)程裝置3的前端裝置即測量裝置MD1。該信號線路是最初用于窄帶信號傳輸?shù)你~線。線路2上的信號以vop m/s的速度進(jìn)行傳播。如上所述，電信運(yùn)營商對于使用這樣的線路用于寬帶傳輸很感興趣，因此必須知道線路2的屬性，例如線路長度L。因此要測量線路的屬性，這可由不同的方法實(shí)現(xiàn)。
圖1示出一種這樣的方法。測量裝置MD1包含互相連接的線路單元LU1和計算單元CU1。測量裝置MD1包含控制輸入/輸出IU1。線路單元包含電壓為E的頻率寬帶電壓源VS1和阻抗Zs以及測量線路輸入電壓V1的電壓測量裝置VM1。通過等式V1=ZinZin+ZSE---(1)]]>可計算出包括線路2和遠(yuǎn)程裝置3的環(huán)路的頻率相關(guān)線路輸入阻抗(Zin(f))。在計算單元CU1中執(zhí)行該計算。
在本發(fā)明中，頻率相關(guān)線路輸入阻抗Zin(f)用于產(chǎn)生線路長度L的估計值。如圖2所示，觀察到，阻抗Zin(f)是函數(shù)，包含隨頻率的周期性部分。該圖形是以頻率f為橫坐標(biāo)且以線路輸入阻抗的絕對值|Zin(f)|為縱坐標(biāo)的圖。該圖示出對不同長度的信號線路2的輸入阻抗Zin(f)的絕對值|Zin(f)|測量的曲線。信號線路是某種類型的電纜并且遠(yuǎn)程裝置3在實(shí)施例中是處于掛機(jī)狀態(tài)的電話機(jī)。圖中以千米指示的電纜長度是0.5千米、1.0千米和1.5千米。從圖中看出，對于不同的電纜長度，各條曲線的周期是不同的。
圖3只示出一條長度為L的信號線路的阻抗圖。該圖以頻率f為橫坐標(biāo)且以線路輸入阻抗的絕對值|Zin(f)|為縱坐標(biāo)。在該圖中示出阻抗曲線A1，該曲線基本上是周期性的并且由相互頻率距離為Δf的多個樣本A2產(chǎn)生。曲線A1有多個極值，示出極值中的最大值Max1、Max2、Max3和最小值Min1、Min2、Min3。分別由FD1、FD2、FD3和FD4指示相同類型的兩個連續(xù)極值之間的頻率距離。現(xiàn)在通過使用距離FD1并借助于傳播速度vop通過等式(2)可估計線路長度LL＝vop/FD1 (2)或者可將該等式表示為L=12vopcycle·Δf---(3)]]>在等式(3)中，符號cycle是以在曲線A1的兩個連續(xù)最大值或最小值之間樣本A2的數(shù)量表示的輸入阻抗|Zin(f)|的″循環(huán)時間″，即周期。
傳播速度vop大約是光在真空中速度的0.7，即vop≈2·108m/s。在圖3的實(shí)例中，頻率距離是FD1≈200kHz。通過等式2可估計線路長度大約為L＝500m。
通過使用不止一個頻率距離可改進(jìn)線路2的長度估計。如上所述，曲線A1基本上是周期性的。然而，觀察到，在取決于終端類型的一些情況下，頻率距離FD2稍長于距離FD1，并且相應(yīng)地距離FD4稍長于FD3。對于更高的頻率，頻率距離仍一點(diǎn)點(diǎn)接連增加。在實(shí)際情況中，該事實(shí)取決于傳播速度vop隨頻率增加而增加?？蔀轭l率距離產(chǎn)生平均值MV1和MV2，例如通過等式
MV1＝(FD1+FD2)/2 (4)MV2＝(FD3+FD4)/2 (5)將線路長度L估計為L＝vop/MV1 (6)L＝vop/MV2 (7)又一個改進(jìn)是同時使用最大值和最小值，例如通過產(chǎn)生平均頻率距離MV3＝(MV1+MV2)/2 (8)并將線路長度估計為L＝vop/MV3 (9)在上面的實(shí)例中，使用了三個最大值或最小值之間的頻率距離。顯然，有可能使用曲線A1另外的極值以產(chǎn)生線路2的長度估計值L。求平均值方法的類型取決于線路終端的類型，即遠(yuǎn)程裝置3的類型。如果在特定情況下終端是已知的，則有可能選擇最適當(dāng)?shù)那笃骄捣椒ā?br> 從圖2顯而易見的是，對于短環(huán)路的信號|Zin(f)|中的振幅振蕩大于對于長環(huán)路的信號|Zin(f)|中的振幅振蕩。這意味著估計的長度值L對于長環(huán)路會不太精確。因此所關(guān)心的是，估計是否環(huán)路可被認(rèn)為是短的。下面公開的是如何可將輸入阻抗Zin(f)用于該目的，即短環(huán)路檢測?；驹硎怯嬎闩卸ㄖ礵Value并將它與閾值thValue進(jìn)行比較，閾值應(yīng)適用實(shí)際的電信電纜。閾值取決于不同類型電纜的不同衰減?？扇缦掠嬎闩卸ㄖ祄Value=1f2-f1Σf=f1f2|Zin(f)|---(10)]]>其中，f1和f2是表示所考慮的最低和最高頻率的設(shè)計參數(shù)。mValue是實(shí)際頻率范圍中的曲線A1的平均值。
dValue=Σf=f1f2|(|Zin(f)|-mValue)|---(11)]]>
dValue對應(yīng)于實(shí)際頻率范圍中的曲線A1的波動的能量值。如果dValue≥thValue，則應(yīng)當(dāng)認(rèn)為環(huán)路是短的。值thValue是設(shè)計參數(shù)，它設(shè)置何時環(huán)路應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是短的限制。
將結(jié)合圖4的流程圖集中描述如上所述的短環(huán)路長度的判定以及信號線路2的長度的產(chǎn)生。
在第一步驟401，產(chǎn)生線路輸入阻抗Zin(f)。在步驟402，產(chǎn)生線路輸入阻抗的絕對值|Zin(f)|。在步驟403，根據(jù)等式(10)產(chǎn)生平均值mValue，并且在步驟404，根據(jù)等式(11)產(chǎn)生判定值dValue。在步驟405，判定線路2的實(shí)際電信電纜類型的閾值thValue。判定是基于電纜類型的衰減。在步驟406，調(diào)查判定值是否大于閾值。在選擇“否”時，過程在步驟407停止。在相反選擇“是”時，過程繼續(xù)進(jìn)行到步驟408，選擇線路輸入阻抗絕對值曲線A1的極值。產(chǎn)生頻率距離，或者作為多個頻率距離值的平均值，參見等式(4)、(5)或(8)。在步驟410，產(chǎn)生線路長度值L，參見等式(6)、(7)或(9)。
在上面的描述中，經(jīng)由測量裝置MD1測量線路2的線路輸入阻抗Zin(f)。對于電信運(yùn)營商，如果可使用用于通信目的的傳統(tǒng)收發(fā)器來代替諸如裝置MD1的專用測量裝置，則是有利的。下面將描述如何可以校準(zhǔn)這樣的收發(fā)器并在單端環(huán)路測試SELT中將其用于測量線路輸入阻抗Zin(f)。
圖5示出前端裝置，在這種情況下收發(fā)器1經(jīng)由信號線路2連接到遠(yuǎn)程裝置3。收發(fā)器適合通信目的并這樣描述收發(fā)器使得可解釋SELT測量。收發(fā)器1包括數(shù)字部件41、編解碼器42和模擬部件43，模擬部件43即通常所說的模擬前端AFE。數(shù)字部件又包括數(shù)字信號發(fā)生器13和與存儲器裝置12互連的計算裝置11。收發(fā)器1還包括輸入63和輸出64。連接到計算裝置11的發(fā)生器經(jīng)由編解碼器42、模擬部件43和線路2向遠(yuǎn)程裝置3發(fā)送寬帶輸入環(huán)路測試信號vin。從線路2經(jīng)由模擬部件和編解碼器在計算裝置中接收反射的寬帶環(huán)路測試信號vout。
為這樣的測量目的而發(fā)送的寬帶環(huán)路測試信號vin，在線路2上被反射回來，并被標(biāo)記為環(huán)路測試信號vout。如下面將描述的，信號vin和vout用于確定線路2的屬性。
運(yùn)營商事實(shí)上需要知道的是包括遠(yuǎn)程裝置3的線路2的輸入阻抗Zin(f)，輸入阻抗Zin(f)是從收發(fā)器接口5測量的并獨(dú)立于收發(fā)器1本身。得到所需線路屬性的第一步是產(chǎn)生實(shí)際線路2的回波傳遞函數(shù)Hecho(f)。這是通過執(zhí)行寬帶信號vin和vout的頻率變換(frequencytranslation)來計算的，導(dǎo)致頻域中的信號Vin(f)和Vout(f)。通過關(guān)系式Hecho(f)＝Vout(f)/Vin(f) (12)來產(chǎn)生傳遞函數(shù)，其中由f指示頻率。
自然地，函數(shù)Hecho(f)包括收發(fā)器1的屬性。下面將通過實(shí)例描述借助于頻率相關(guān)回波傳遞函數(shù)Hecho(f)如何可獲得線路2的需要的線路屬性。首先，結(jié)合圖6將在某種程度上更詳細(xì)地描述收發(fā)器模擬部件43。這是以簡單方式闡明表征收發(fā)器1中的難點(diǎn)。
圖6是圖5的模擬收發(fā)器部件43和線路2的簡化框圖，然而在某種程度上該圖比圖5更詳細(xì)。模擬部件43包括放大器塊6、混合塊7、讀出電阻器RS和線路變壓器8。放大器塊6包含驅(qū)動器61，其輸入經(jīng)由編解碼器42連接到數(shù)字發(fā)生器13，未示出。放大器塊6還包含接收器62，其接收來自線路2的信號并且將其輸出連接到收發(fā)器數(shù)字部件41，未示出。驅(qū)動器輸出連接到讀出電阻器RS，RS的接線端連接到混合塊7?；旌蠅K7包含4個電阻器R1、R2、R3和R4并且連接到接收器62的輸入。線路變壓器8包含初級繞組L1和由電容器C1互連的兩個次級繞組L2和L3。初級繞組L1連接到讀出電阻器RS而次級繞組L2和L3連接到線路2。在接口5的頻率相關(guān)線路輸入阻抗指示為Zin(f)，而在變壓器初級側(cè)的輸入阻抗指示為ZL。線路2的遠(yuǎn)端終端即遠(yuǎn)程裝置3由阻抗ZA表示。
信號vin(來自編解碼器42、現(xiàn)在采用模擬形式)在驅(qū)動器塊61中放大。驅(qū)動器的輸出阻抗由來自讀出電阻器RS的反饋環(huán)路合成。線路變壓器8具有從驅(qū)動器到環(huán)路的電壓遞升。電容器C1具有隔直流功能。變壓器和電容器擔(dān)當(dāng)驅(qū)動器61/接收器62和環(huán)路2、3之間的高通濾波器，截止頻率大約30kHz。在這種情況下，有可能沒有電通向環(huán)路。
在本說明書中，回波傳遞函數(shù)Hecho(f)的頻域模型用來計算環(huán)路2和3的頻率相關(guān)輸入阻抗Zin(f)，如收發(fā)器1在接口5看到的。輸入阻抗則可用于計算若干環(huán)路鑒定(loop qualification)參數(shù)。回波傳遞函數(shù)Hecho(f)的該頻域模型包括涉及收發(fā)器1的三個參數(shù)Zh0(f)、Zhyb(f)和H∞(f)。從該觀點(diǎn)上，這些參數(shù)即收發(fā)器模型值充分描述了收發(fā)器。
最初從收發(fā)器的電路分析推導(dǎo)出參數(shù)Zh0(f)、Zhyb(f)和H∞(f)。在分析中進(jìn)行了一些較小的簡化，但是已經(jīng)證明模型是很準(zhǔn)確的。
通常，不直接從收發(fā)器的元件參數(shù)計算參數(shù)值，而是從校準(zhǔn)過程中的測量中產(chǎn)生，下面將對其進(jìn)行描述。
在較早提到的標(biāo)準(zhǔn)化論文″How is G.selt to specify S11(calibratedmeasurements)？″中，利用收發(fā)器的三個參數(shù)C1、C2和C3表示散射參數(shù)S11。不應(yīng)當(dāng)將這些參數(shù)與本說明書的收發(fā)器模型值Zh0(f)、Zhyb(f)和H∞(f)混淆。雖然參數(shù)C1、C2和C3成功地用于為收發(fā)器建模，但它們是無量綱量并且沒有被賦予任何具體含義。在分析中認(rèn)可本說明書的收發(fā)器模型值并可將其直接解釋為值H∞(f)是收發(fā)器1與線路2的連接開路即當(dāng)線路阻抗的幅值是無窮時的頻率相關(guān)回波傳遞函數(shù)。
值Zhyb(f)是收發(fā)器阻抗，該阻抗是在與線路2的連接處測量的，即從線路側(cè)看到的接口5處的收發(fā)器阻抗。
值Zh0(f)可表示為Zh0(f)＝H0(f)·Zhyb(f)，其中值H0(f)是收發(fā)器1與線路2的連接被短接(shortcut)時的頻率相關(guān)回波傳遞函數(shù)，并且值Zhyb(f)如上定義。
可以觀察到，不直接測量收發(fā)器模型值，而是在將如下描述的過程中產(chǎn)生。
等式(1)的回波傳遞函數(shù)Hecho(f)可表示為Hecho(f)=H∞(f)Zin(f)+Zh0(f)Zin(f)+Zhyb(f)---(13)]]>其中，Zin(f)是較早提到的、作為頻率f的函數(shù)的、線路2的輸入阻抗；而Zh0(f)、Zhyb(f)和H∞(f)是復(fù)向量并且是上面提到的收發(fā)器模型值。
在校準(zhǔn)測量某一型式的收發(fā)器之后，可確定其向量。然后將這些向量即收發(fā)器模型值預(yù)存儲在例如所測量型式的收發(fā)器的軟件中，例如收發(fā)器1的存儲器12中。然后將模型值用于屬性最初未知的線路2的環(huán)路測試。
結(jié)合圖7將論及如何執(zhí)行校準(zhǔn)測量。圖7示出測試收發(fā)器31，在用于線路2的接口5將不同預(yù)定值的測試阻抗9連接到測試收發(fā)器31。帶有存儲器33的測量裝置32連接到測試收發(fā)器的輸入63和輸出64。測量裝置32向測試收發(fā)器31發(fā)送控制信號VC1并且使測試收發(fā)器31產(chǎn)生寬帶收發(fā)器測試信號vtin，對于測試阻抗9的每一個值產(chǎn)生一個。在測試收發(fā)器中接收反射的輸出收發(fā)器測試信號vtout，測試收發(fā)器向測量裝置發(fā)送相應(yīng)的控制信號VC2。完整的測量需要測量三個選定阻抗值。然后根據(jù)關(guān)系式(12)產(chǎn)生回波傳遞函數(shù)Hecho(f)。
使用用于校準(zhǔn)的三個阻抗值足夠產(chǎn)生收發(fā)器值。為得到更精確的值，可使用多于三個阻抗。這產(chǎn)生超定方程系統(tǒng)。關(guān)于用于校準(zhǔn)的測試阻抗9的一組標(biāo)準(zhǔn)值的實(shí)例是開路、短接電路和對應(yīng)于環(huán)路預(yù)期值的阻抗值、例如100歐姆。應(yīng)當(dāng)注意，純電阻元件的值通常只在有限的頻率內(nèi)是有效的，例如1MHz。對于更高頻率，推薦測量“電阻”元件的阻抗值。
以下面的方式執(zhí)行所測量的收發(fā)器31的三個復(fù)向量Zh0(f)、Zhyb(f)和H∞(f)的產(chǎn)生。在關(guān)系式(13)中的回波傳遞函數(shù)模型可表示為
(1-Hecho(f)Zin(f))Zh0(f)Zhyb(f)H∞(f)=Hecho(f)Zin(f)---(14)]]>或者等效Ax＝b，其中A＝(1-Hecho(f)Zin(f))，x=Zho(f)Zhyb(f)H∞(f)]]>and b＝Hecho(f)Zin(f)系統(tǒng)Ax＝b的通解是x＝(ATA)-1ATb通過使用如上所述用不同類型的輸入終端9測量的傳遞函數(shù)Hecho(f)的值，可求出向量x。這樣產(chǎn)生的向量x的校準(zhǔn)值存儲在例如測量裝置32的存儲器33或所測量型式的收發(fā)器的存儲器12中。注意到，A、x和b通常是復(fù)值且頻率相關(guān)。
在測量實(shí)際未知線路2的回波傳遞函數(shù)Hecho(f)之后，收發(fā)器1在接口5看到的線路2的輸入阻抗可產(chǎn)生為Zin(f)=Zh0(f)Zhyb(f)+Hecho(f)Hecho(f)+H∞(f)---(15)]]>概括來說，首先校準(zhǔn)收發(fā)器(像收發(fā)器1)的某一硬件。這是借助于阻抗9和收發(fā)器測試信號vtin和vtout對測試收發(fā)器31執(zhí)行的。計算向量x，并將向量x的值存儲并使其可用于具有相同硬件的任何收發(fā)器。然后借助于環(huán)路測試信號vin和vout由收發(fā)器1為屬性未知的線路2測量回波傳遞函數(shù)Hecho(f)。然后產(chǎn)生線路2的頻率相關(guān)輸入阻抗Zin(f)，如從收發(fā)器接口5看到的。
在上面描述的實(shí)施例中，收發(fā)器測試信號vtin、vtout和環(huán)路測試信號vin、vout都是寬帶信號。使用具有任何希望的頻寬的信號用于校準(zhǔn)和測量線路是可能的。校準(zhǔn)和環(huán)路測試將當(dāng)然僅對于選定的頻率范圍有效。已經(jīng)提到，收發(fā)器模型值存儲在收發(fā)器1的存儲器12中。顯然的備選是將值存儲在存儲器33或某一中央計算機(jī)的存儲器中，并且當(dāng)需要它們以產(chǎn)生例如線路2的輸入阻抗Zin(f)時，將它們傳送到收發(fā)器1。而且，在說明書中已提到用于通信目的的測試收發(fā)器31和收發(fā)器1。測試收發(fā)器31可以是基于相同硬件的一組收發(fā)器中的任一個。顯然，測試收發(fā)器可用于通信目的。
結(jié)合圖8和9的流程圖將簡短描述上面的收發(fā)器模型值的產(chǎn)生和線路2的阻抗值的產(chǎn)生。
圖8示出產(chǎn)生并存儲收發(fā)器模型值。在步驟601，方法開始于選擇用于測試目的的收發(fā)器31。在步驟602，選擇具有預(yù)定值的阻抗9，而在步驟603，將阻抗連接到測試收發(fā)器31的線路連接。在步驟604，通過收發(fā)器31將收發(fā)器測試信號vtin發(fā)送到線路2。為得到可用于寬范圍應(yīng)用的收發(fā)器模型值，測試信號是寬帶信號。由遠(yuǎn)程裝置3反射信號并通過收發(fā)器31之后，在步驟605反射信號作為收發(fā)器測試信號vtout被接收。在首先將信號vtin和vtout轉(zhuǎn)化到頻域內(nèi)之后，在步驟606，在計算裝置32中為實(shí)際阻抗9產(chǎn)生回波傳遞函數(shù)Hecho(f)。在步驟607，調(diào)查是否已經(jīng)對足夠數(shù)量的阻抗9進(jìn)行了測量，使得能夠產(chǎn)生收發(fā)器模型值Zh0(f)、Zhyb(f)和H∞(f)。在選擇“否1”中，在步驟602另外選擇阻抗9。對于選擇“是1”，在步驟608產(chǎn)生收發(fā)器模型值Zh0(f)、Zhyb(f)和H∞(f)。在步驟609，將向量x即收發(fā)器模型值存儲在存儲器33中。接著，在步驟610選擇用于通信目的的收發(fā)器1。在步驟611將Zh0(f)、Zhyb(f)和H∞(f)傳送到選定的收發(fā)器1并存儲在存儲器12中。
圖9示出在到線路2的收發(fā)器接口5處的頻率相關(guān)線路輸入阻抗Zin(f)的產(chǎn)生。在步驟701，將用于通信目的的收發(fā)器1連接到帶遠(yuǎn)程裝置3的線路2。在步驟702，發(fā)送環(huán)路測試信號vin。在步驟703，收發(fā)器接收由線路2反射的環(huán)路測試信號vout并對其測量。在步驟704，在計算裝置11中產(chǎn)生頻率相關(guān)回波傳遞函數(shù)Hecho(f)。在步驟705，借助于存儲的收發(fā)器模型值和回波傳遞函數(shù)，在裝置11中產(chǎn)生線路2的頻率相關(guān)阻抗值Zin(f)。依照關(guān)系式(15)執(zhí)行該產(chǎn)生。
信號線路2的一個根本屬性是其信號衰減。對于可認(rèn)為是短的線路，可采用簡單方式以足夠的精度來估計該衰減。實(shí)現(xiàn)該點(diǎn)的要求是以恰當(dāng)?shù)木裙烙嬀€路的長度L，例如如上所述。將結(jié)合圖10中的流程圖描述該方法。在第一步驟101，為選定的一組經(jīng)常使用的電信電纜計算平均衰減值A(chǔ)A1。關(guān)于這樣的平均值的一個實(shí)例是AA1＝11dB/千米。在步驟102，以恰當(dāng)?shù)木裙烙媽?shí)際短線路的線路長度L。在步驟103，通過將線路長度L與平均衰減值A(chǔ)A1相乘，產(chǎn)生線路衰減值LA1。在一個實(shí)施例中，參考圖1，通過經(jīng)由控制輸入/輸出IU1寫平均衰減值A(chǔ)A1并將該值存儲在計算單元CU1中，來執(zhí)行該方法。依照等式(1)計算線路輸入阻抗Zin(f)并通過計算單元CU1中的計算來估計線路長度。在同一單元產(chǎn)生線路衰減LA1。
估計關(guān)于線路衰減的值的另一個可能是使用圖3中曲線A1的絕對阻抗值|Zin(f)|的幅值的最小值和相鄰最大值之間的比率。使用等式(16)執(zhí)行估計 作為實(shí)例，使用最小值Min1和相鄰最大值Max1，這給出 該值“損耗”是當(dāng)在圖5的收發(fā)器1和遠(yuǎn)程裝置3之間插入線路2時，由線路2引起的插入損耗值。
權(quán)利要求
1.產(chǎn)生信號線路的線路屬性的方法，包括為環(huán)路產(chǎn)生(401)頻率相關(guān)線路輸入阻抗(Zin(f))，所述環(huán)路包括所述信號線路(2)和遠(yuǎn)程裝置(3)，所述方法特征在于-從所述頻率相關(guān)線路輸入阻抗(Zin(f))產(chǎn)生(402)絕對值函數(shù)(|Zin(f)|，A1)，所述函數(shù)基本上是周期性的；-選擇(408)所述絕對值函數(shù)(|Zin(f)|)的相同類型的至少兩個連續(xù)的極值(Max1；Max2)；-基于所述至少兩個極值產(chǎn)生(409)頻率距離(FD1)；-基于所述頻率距離(FD1)和所述信號線路(2)上的信號傳播速度(vop)產(chǎn)生(410)線路長度值(L)。
2.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生信號線路的線路屬性的方法，其特征在于，所述頻率距離是至少兩個不同頻率距離(FD1-FD4)之間的平均值(MV1、MV2、MV3)，所述頻率距離(FD1-FD4)的每一個在相同類型的極值(Max1、Max2、Max3；Min1、Min2、Min3)中的兩個連續(xù)極值之間延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的產(chǎn)生信號線路的線路屬性的方法，作為單端環(huán)路測試執(zhí)行所述方法，并且所述方法包括-選擇適合通信目的的測試收發(fā)器(31)；-在校準(zhǔn)過程中，將至少三個各自具有預(yù)定值的阻抗(9)連接(603)到所述測試收發(fā)器(31)的信號線路連接(5)；-利用測試信號(vtin、vtout)和所述至少三個阻抗(9)產(chǎn)生(606)頻率相關(guān)回波傳遞函數(shù)(Hecho(f))；以及-借助于所述回波傳遞函數(shù)(Hecho(f))和相應(yīng)的阻抗值(9)產(chǎn)生(608)收發(fā)器模型值(Zh0(f)、Zhyb(f)、H∞(f))，所述模型值包括線路連接(5)開路時所述測試收發(fā)器(31)的回波傳遞函數(shù)(H∞(f))、從所述線路(2)側(cè)看到的收發(fā)器阻抗值(Zhyb(f))以及所述收發(fā)器阻抗值(Zhyb(f))與線路連接(5)短接時所述收發(fā)器(31)的回波傳遞函數(shù)(H0(f))的乘積(Zh0(f))。
4.如權(quán)利要求3所述的產(chǎn)生信號線路的線路屬性的方法，包括存儲所述校準(zhǔn)過程中獲得的所述收發(fā)器模型值(Zh0(f)、Zhyb(f)、H∞(f))。
5.如權(quán)利要求4所述的產(chǎn)生信號線路的線路屬性的方法，包括-選擇(610)與所述校準(zhǔn)過程中的所述測試收發(fā)器(31)硬件類型相同的用于通信目的的收發(fā)器(1)；-將所述環(huán)路連接(701)到所述收發(fā)器(1)；-經(jīng)由所連接的收發(fā)器(1)將環(huán)路測試信號(vin)發(fā)送(702)到所述線路(2)；-經(jīng)由所述收發(fā)器(1)測量(703)反射的環(huán)路測試信號(vout)；-為所述環(huán)路(2、3)產(chǎn)生(704)環(huán)路回波傳遞函數(shù)(Hecho(f))；-借助于所存儲的收發(fā)器模型值(Zh0(f)、Zhyb(f)、H∞(f))和所產(chǎn)生的回波傳遞函數(shù)(Hecho(f))為所述環(huán)路(2、3)產(chǎn)生(705)頻率相關(guān)線路輸入阻抗值(Zin(f))。
6.如權(quán)利要求1、2或5所述的產(chǎn)生信號線路的線路屬性的方法，其特征在于，估計短環(huán)路長度判定值(dValue)，所述方法包括-在預(yù)定環(huán)路長度頻率范圍(f1-f2)內(nèi)產(chǎn)生所述線路輸入阻抗(Zin(f))的絕對值(|Zin(f)|)的阻抗平均值(mValue)；-基于所述線路輸入阻抗(Zin(f))和所述阻抗平均值(mValue)在所述環(huán)路長度頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生所述短環(huán)路長度判定值(dValue)；-將所述短環(huán)路長度判定值(dValue)與預(yù)定閾值(thValue)進(jìn)行比較；-基于所述比較判定所述環(huán)路是短環(huán)路。
7.如權(quán)利要求1、2、5或6所述的產(chǎn)生信號線路的線路屬性的方法，包括-為選定的一組電信電纜計算平均衰減值(AA1)；-估計所述短信號線路(2)的長度(L)；-通過將所述平均衰減值(AA1)與所述線路長度(L)相乘而為所述線路(2)產(chǎn)生衰減值(LA1)。
8.如權(quán)利要求1、2、5或6所述的產(chǎn)生信號線路的線路屬性的方法，包括-選擇所述絕對值函數(shù)(|Zin(f)|，A1)的最小值(Min1)之一和相鄰的最大值；-基于所述最小和最大值為所述線路(2)產(chǎn)生插入損耗(“損耗”)值。
9.一種用于產(chǎn)生信號線路的線路屬性的布置，所述布置包括具有環(huán)路連接(5)的前端裝置(MD1；1)，所述環(huán)路包括所述信號線路(2)和遠(yuǎn)程裝置(3)，所述布置包括在所述前端裝置(MD1；1)中用于為所述環(huán)路產(chǎn)生頻率相關(guān)線路輸入阻抗(Zin(f))的電路(LU1；42、42、43)；所述布置特征在于-計算單元(CU1；11)用于從所述頻率相關(guān)線路輸入阻抗(Zin(f))產(chǎn)生絕對值函數(shù)(|Zin(f)|)，所述函數(shù)基本上是周期性的；-所述計算單元(CU1；11)中的電路適合a).選擇所述絕對值函數(shù)(|Zin(f)|)的相同類型的至少兩個連續(xù)的極值(Max1、Max2)；b).基于所述至少兩個極值產(chǎn)生頻率距離(FD1)；c).基于所述頻率距離(FD1)和所述信號線路(2)上的信號傳播速度(vop)產(chǎn)生線路長度值(L)。
10.如權(quán)利要求9所述的用于產(chǎn)生信號線路的線路屬性的布置，其特征在于，設(shè)置所述計算單元(CU1；11)用于計算所述頻率距離(FD1-FD4)中至少兩個不同的頻率距離之間的平均值(MV1、MV2、MV3)，所述頻率距離(FD1-FD4)的每一個在相同類型的極值(Max1、Max2、Max3；Min1、Min2、Min3)中的兩個連續(xù)極值之間延伸。
11.如權(quán)利要求9或10所述的用于產(chǎn)生信號線路(2)的線路屬性的布置，其特征在于，所述前端裝置是用于通信目的的收發(fā)器(1、31)，校準(zhǔn)模式中的所述布置包括-連接到測量裝置(32)的測試收發(fā)器(31)；-設(shè)置所述測量裝置(32)以在校準(zhǔn)過程中借助于至少三個阻抗(9)和測試信號(vtin、vtout)為用于通信目的的收發(fā)器(1、31)產(chǎn)生校準(zhǔn)值，所述阻抗(9)各自具有預(yù)定值并且連接到所述測試收發(fā)器(1、31)的線路連接(5)；-設(shè)置所述測量裝置(32)以為連接到所述各個阻抗(9)的所述測試收發(fā)器(1、31)產(chǎn)生頻率相關(guān)回波傳遞函數(shù)(Hecho(f))；-設(shè)置所述測量裝置(32)以借助于所述回波傳遞函數(shù)(Hecho(f))和相應(yīng)的阻抗值(9)產(chǎn)生收發(fā)器模型值(Zh0(f)、Zhyb(f)、H∞(f))，所述模型值包括線路連接(5)開路時所述收發(fā)器(1、31)的回波傳遞函數(shù)(H∞(f))、從所述線路(2)側(cè)看到的收發(fā)器阻抗值(Zhyb(f))以及所述收發(fā)器阻抗值(Zhyb(f))與線路連接(5)短接時所述收發(fā)器(1、31)的回波傳遞函數(shù)(H0(f))的乘積；以及-設(shè)置所述用于通信目的的收發(fā)器(1、31)以借助于所述收發(fā)器模型值(Zh0(f)、Zhyb(f)、H∞(f))產(chǎn)生所述頻率相關(guān)線路輸入阻抗(Zin(f))。
12.如權(quán)利要求11所述的用于產(chǎn)生信號線路(2)的屬性的布置，所述布置包括用于存儲所述收發(fā)器模型值(Zh0(f)、Zhyb(f)、H∞(f))的存儲器(12、33)。
全文摘要
將估計發(fā)送器和客戶前端設(shè)備之間的信號線路的長度和衰減。測量頻率相關(guān)線路輸入阻抗(Z
文檔編號G01V1/00GK1784586SQ200480012500
公開日2006年6月7日 申請日期2004年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月12日
發(fā)明者A·F·延森, F·林奎斯特, A·維亞 申請人:艾利森電話股份有限公司