專利名稱：用于提供和維護(hù)dsl的單端環(huán)路測試的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0002本發(fā)明一般涉及電子通信系統(tǒng)，更具體地涉及提取發(fā)送環(huán)境(也就是“環(huán)路或回路”)信息，例如環(huán)路長度和環(huán)路終端的方法和系統(tǒng)，用于提供和維護(hù)數(shù)字用戶線路(DSL)環(huán)路。
背景技術(shù)：
0003當(dāng)今流行的高帶寬技術(shù)使用簡易老式電話系統(tǒng)(POTS)通信所配置的現(xiàn)有銅線基礎(chǔ)設(shè)施。隨著互聯(lián)網(wǎng)和其他高帶寬電子通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的出現(xiàn)及消費(fèi)者對信息需求的增長，例如互動游戲和如視頻點(diǎn)播這樣的電子娛樂，已經(jīng)存在對便于在服務(wù)提供者和它們的客戶之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽壳屹I得起的高帶寬介質(zhì)的極大需求。和這個需求相關(guān)的現(xiàn)有銅線電話系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施被用于發(fā)送寬帶服務(wù)。
0004一種這樣的寬帶技術(shù)是數(shù)字用戶線路(DSL)，其有多個變體比如ADSL、HDSL、IDSL、SDSL、RADSL和VDSL(總稱為“xDSL”)。非對稱數(shù)字用戶線路(ADSL)提供的下行數(shù)據(jù)率(也就是到客戶)高于上行的數(shù)據(jù)率(也就是到服務(wù)提供者)。
0005對于服務(wù)提供者，為了以較低成本的方式有效供應(yīng)新的客戶，就必須在提供服務(wù)之前獲得關(guān)于現(xiàn)有線路的信息。作為提供xDSL服務(wù)先決條件之一的關(guān)鍵任務(wù)是確定環(huán)路長度，該任務(wù)必須完成以使環(huán)路有資格用于DSL服務(wù)。環(huán)路連接判定也使得可能提供給特定客戶的服務(wù)類型具備資格。此外，負(fù)載線圈(沿著環(huán)路在特定間隔插入以增強(qiáng)和重建呼叫質(zhì)量)、橋接抽頭、(在本地環(huán)路之內(nèi)的通信線路上的未終止纜線，用于接入線路中)，以及其他線路特征的存在，影響了環(huán)路支持DSL的能力，并且在提供DSL服務(wù)時必須考慮到它們。安裝在用戶環(huán)路上的其他設(shè)備也可能使環(huán)路不適合于提供DSL服務(wù)。
0006在DSL應(yīng)用中，給定任何給定環(huán)路的實(shí)際線路條件，能夠確定可實(shí)現(xiàn)率是有用的。這便于提供和維護(hù)服務(wù)，例如DSL服務(wù)。使這個任務(wù)困難的一件事是對環(huán)路特征測量的進(jìn)行必須接入僅僅環(huán)路的一端，典型是交換局(Central Office，CO)。這種測試和預(yù)置(provisioning)被稱為單端環(huán)路測試或單端線路測試(SELT)。可根據(jù)環(huán)路衰減和出現(xiàn)的噪聲計算可實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)率。噪聲能夠被直接測量。如果環(huán)路長度和組成已知，就可計算環(huán)路衰減。
0007在實(shí)際的應(yīng)用中，希望將DSL調(diào)制解調(diào)器和SELT測量服務(wù)相結(jié)合。它們共享相同的發(fā)送和接收器電路，以及數(shù)字處理單元。雖然在成本和易于使用上的好處是明顯的，但是這種安排給SELT測量方法的設(shè)計帶來了主要的復(fù)雜性，如下面解釋的。
0008在SELT測量中，接收的信號包含兩個組成部分遠(yuǎn)端回波(FE)和近端回波(NE)。遠(yuǎn)端回波包含遠(yuǎn)端的環(huán)路終端和環(huán)路長度的信息。近端回波主要是由測量裝置的環(huán)路接口電路來確定，并且在確定SELT測量中的環(huán)路長度時不是必要的。但是，由于環(huán)路衰減，所以遠(yuǎn)端回波信號比近端回波弱得多。因此，為了進(jìn)行準(zhǔn)確的SELT測量，有必要隔離來自遠(yuǎn)端回波信號的貢獻(xiàn)。在DSL調(diào)制解調(diào)器中，遠(yuǎn)端回波和近端回波組成部分在空間和時間上重疊。分隔單個遠(yuǎn)端回波和近端回波組成部分以及假象(artifact)和殘余信號的能力是成功的SELT測量中的主要挑戰(zhàn)。
0009能夠確定待確定的用戶環(huán)路的物理和電學(xué)特征的測試方法和裝置是眾所周知的。這種方法和裝置例如在以下文獻(xiàn)中講授授予Bothof等人的美國專利第4,105,995號、授予Fuller等人的美國專利第4,870,675號、授予Zhang的美國專利第5,881,130號。授予Liu等人的美國專利第6,266,395號中公開的用于xDSL服務(wù)的客戶的單端質(zhì)量鑒定。傳統(tǒng)上，在公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)中的服務(wù)提供者向已經(jīng)表現(xiàn)出對xDSL服務(wù)感興趣的客戶駐地(customer premise)分派一個技術(shù)人員。該技術(shù)人員和另一技術(shù)人員在服務(wù)提供者的交換局(CO)協(xié)調(diào)測試。這個勞動密集型過程增加了操作開銷，并且延遲了服務(wù)提供。為了全面測試，需要全寬帶測試接入。
0010單端環(huán)路測試(SELT)可用于從反射的測量值提取關(guān)于DSL系統(tǒng)中傳輸環(huán)境或環(huán)路的信息。提取的信息可包括由傳輸介質(zhì)(例如有線線路)所引入的特征或者影響、傳輸介質(zhì)工作的噪聲環(huán)境、傳輸介質(zhì)上的DSL裝置引入的特征或者效應(yīng)等等。關(guān)于轉(zhuǎn)換環(huán)境的信息可包括，例如環(huán)路長度、環(huán)路終端類型等等。例如，單端環(huán)路測試可包括在交換局(CO)在處于測試的環(huán)路中插入信號，以確定環(huán)路支持不同類型的DSL服務(wù)的能力。典型地，在環(huán)路測試中只涉及交換局，并且SELT被用于從測量值提取反射的信號信息(通常稱為遠(yuǎn)端回波)。即使在近端回波的尾部或拖尾，近端回波也比遠(yuǎn)端回波強(qiáng)得多，這導(dǎo)致遠(yuǎn)端回波在相關(guān)的背景噪聲中被完全遮蔽。人們已經(jīng)做出努力來解決這個SELT問題，并且在G.selt項目下，由ITU所進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化當(dāng)前正在進(jìn)行中。迄今為止，ITU文獻(xiàn)(contribution)已經(jīng)集中在校準(zhǔn)過程，該過程將發(fā)射器、接收器和環(huán)路之間的信號路徑作為三端口線性時不變(LTI)網(wǎng)絡(luò)處理。該過程通過一個端口散射參數(shù)計算輸入阻抗。
0011因此，需要使用單端線路測試有效提供DSL服務(wù)，該測試使得能夠魯棒且準(zhǔn)確地測量環(huán)路長度和環(huán)路終端類型。

發(fā)明內(nèi)容
0012以下將闡述與本發(fā)明的各種實(shí)施例范圍相當(dāng)?shù)哪承┓矫?。?yīng)該理解的是，呈現(xiàn)這些方面僅僅是向讀者提供本發(fā)明可能采用的某些形式的簡要概述，而這些方面并不打算限定本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，本發(fā)明可包括下面沒有闡述的多個方面。
0013傳統(tǒng)上，單端環(huán)路測試是使用時域反射計(TDR)進(jìn)行的。時域反射計在環(huán)路內(nèi)插入非常短的脈沖或電流中的急劇上升沿，接著測量電壓中的環(huán)路響應(yīng)。接口電路是簡單直接的，具有準(zhǔn)瞬時響應(yīng)。這樣，近端回波(NE)和遠(yuǎn)端回波(FE)在時域中被分隔開。遠(yuǎn)端回波可以通過設(shè)置時間窗口而被隔離。
0014如果單端環(huán)路測試測量和DSL調(diào)制解調(diào)器相結(jié)合，環(huán)路接口電路就必須更復(fù)雜，引起了近端回波中的更長響應(yīng)時間。典型的DSL調(diào)制解調(diào)器接口電路包括模擬濾波器、后向匹配(back-matching)電路、混合塊和耦合轉(zhuǎn)換器。因此，近端回波和遠(yuǎn)端回波在時間上重疊。
0015將遠(yuǎn)端回波從近端回波分隔的一個方法是通過基于校準(zhǔn)來預(yù)測近端回波。這種方法是ITU中當(dāng)前的SELT提案的基礎(chǔ)。根據(jù)這些提案，接口電路被建模為具有三個參數(shù)的線性網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際的環(huán)路被三個已知負(fù)載替換時，所述參數(shù)是由三個測量值確定的。雖然理論上是合理的，但是這種方法具有某些應(yīng)用問題。首先，因?yàn)檫h(yuǎn)端回波和近端回波信號之間強(qiáng)度上的巨大差異，所要求的精確度就非常高。另一方面，在校準(zhǔn)過程中涉及的計算對于測量和計算精確度極限在數(shù)字上是敏感的。第二，校準(zhǔn)過程對于硬件平臺要求額外的組件，因此有附加的成本。
0016通過專注于兩個信號的不同特征，所提議的方法實(shí)現(xiàn)了近端回波和遠(yuǎn)端回波之間的分隔。近端回波被定性地而非定量地建模。通過這個方法，它在應(yīng)用中是簡單而具有魯棒性的。
0017在一個實(shí)施例中，本發(fā)明包括以下內(nèi)容。帶通Tx濾波器被用于減少近端回波。由于在高頻的環(huán)路衰減非常高，因此抑制高頻傳輸信號減少了近端回波，而遠(yuǎn)端回波不受影響。抑制低頻傳輸信號減少了在時域中傳播的近端回波，其由在非常低頻率的轉(zhuǎn)換器和其他組件的響應(yīng)引起。響應(yīng)Tx和Rx之間的互相關(guān)。時間連續(xù)信號被發(fā)送，并且依賴于時間或時間相關(guān)的回波響應(yīng)是從所述相關(guān)測量的。比較TDR使用的短脈沖，這個方法增加了平均信號功率而不增加峰值信號電平，因此實(shí)現(xiàn)了更好的信噪比。匹配的響應(yīng)響應(yīng)和遠(yuǎn)回波模板之間的互相關(guān)。通過這種互相關(guān)(相當(dāng)于匹配濾波)，遠(yuǎn)端回波相對于近端回波被增強(qiáng)?？s放比例或改變比例的回波匹配的響應(yīng)乘以依賴于時間的增益，以補(bǔ)償環(huán)路衰減。背景通過中值濾波器的縮放比例的回波。中值濾波器輸出匹配光滑的背景，同時把峰值排除在外。這提供了對近端回波建模的簡單方法。遠(yuǎn)端回波縮放比例的回波減去背景。剩下的峰值表示遠(yuǎn)端回波。以相對簡單的決策樹，考慮了正負(fù)峰值的位置和大小，由峰值的位置來確定環(huán)路的長度。
0018在其他情況之中，本發(fā)明提供一種從所測量的回波響應(yīng)來計算環(huán)路長度的方法。
0019在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供單端線路測試(SELT)的方法，以提供xDSL服務(wù)。所述方法包括產(chǎn)生源于時間連續(xù)信號的模擬測試信號，并且發(fā)送模擬測試信號通過待測試的環(huán)路，接著接收依賴于時間的回波響應(yīng)信號。所述方法包括應(yīng)用帶通濾波來減少時域中的近端回波，以及使發(fā)送的模擬測試信號和接收的回波響應(yīng)信號互相關(guān)，以獲得回波響應(yīng)函數(shù)。所述方法包括對回波響應(yīng)函數(shù)應(yīng)用擾動補(bǔ)償濾波(bump compensation filtering)以及匹配濾波回波響應(yīng)信號函數(shù)和遠(yuǎn)端回波模板。所述方法包括對匹配的回波響應(yīng)進(jìn)行依賴于時間的成比例縮放，以補(bǔ)償環(huán)路衰減，對成比例縮放的回波響應(yīng)進(jìn)行中值濾波，以除去背景噪聲和增強(qiáng)用于檢測的峰值；以及至少部分基于峰值的位置來確定環(huán)路的長度。
0020根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一特征，提供一種在提供xDSL服務(wù)時確定環(huán)路長度的方法。所述方法包括通過使回波響應(yīng)和遠(yuǎn)端回波峰值模板相關(guān)，獲得遠(yuǎn)端回波峰值；比較正峰值位置、正峰值高度、負(fù)峰值位置和負(fù)峰值高度中的至少兩個；比較正峰值位置和時間范圍；比較正峰值高度和負(fù)峰值高度；比較負(fù)峰值位置和正峰值位置；以及至少部分基于所述比較確定環(huán)路長度。
0021本發(fā)明實(shí)施例的另一特征包括一種用于單端線路測試(SELT)的裝置，以提供xDSL服務(wù)。所述裝置包括適于產(chǎn)生時間連續(xù)信號的處理單元。所述處理單元也可執(zhí)行所述裝置的附加功能。發(fā)射器將時間連續(xù)信號轉(zhuǎn)換成模擬測試信號，并且穿過待測試的環(huán)路發(fā)送該模擬測試信號。接收器接收由模擬測試信號的傳輸引起的回波響應(yīng)信號。帶通濾波器減少了時域中的近端回波。相關(guān)器使發(fā)送的模擬測試信號和接收的回波響應(yīng)信號相關(guān)，并且產(chǎn)生回波響應(yīng)函數(shù)。擾動補(bǔ)償濾波器施加于回波響應(yīng)函數(shù)，以減輕不希望的擾動，而且匹配濾波器應(yīng)用于回波響應(yīng)信號和遠(yuǎn)端回波模板，以獲得匹配的回波響應(yīng)。依賴于時間的縮放器(scaler)適于縮放匹配的回波響應(yīng)，以補(bǔ)償環(huán)路衰減，以及中值濾波器，其施加到縮放比例的回波響應(yīng)，以減少背景噪聲并增強(qiáng)要檢測的峰值。處理單元至少部分基于峰值的位置計算環(huán)路的長度。


0022被認(rèn)為新穎的本發(fā)明的特征具體在所附的權(quán)利要求中闡述。但是本發(fā)明本身(關(guān)于操作的組織和方法，以及其另外的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn))可參考以下結(jié)合附圖的描述被最佳地理解，在附圖中同樣的編號表示同樣的組件，其中0023圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單端線路測試的方框圖表示；0024圖2(a)是源自本發(fā)明的SELT實(shí)施例的頻域混合響應(yīng)的圖示；0025圖2(b)是源自本發(fā)明的SELT實(shí)施例的時域混合響應(yīng)的圖示；0026圖3(a)是源自本發(fā)明的SELT實(shí)施例的補(bǔ)償?shù)念l域混合響應(yīng)的圖示；0027圖3(b)是源自本發(fā)明的SELT實(shí)施例的補(bǔ)償?shù)臅r域混合響應(yīng)的圖示；0028圖4是在本發(fā)明的SELT實(shí)施例中使用的在距離3千英尺、6千英尺和9千英尺(Kft)的一系列遠(yuǎn)端回波模板的圖示；0029圖5(a)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、使用大線圈(big spool)模擬器的估計的環(huán)路長度分配的圖示。
0030圖5(b)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、使用大線圈模擬器的環(huán)路長度的圖示。
0031圖6(a)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、使用DLS90環(huán)路模擬器的估計的環(huán)路長度分配的圖示。
0032圖6(b)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、使用DLS90環(huán)路模擬器的環(huán)路長度的圖示。
0033圖7(a)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、使用大線圈環(huán)路模擬器的24AWG的SELT性能的圖示。
0034圖7(b)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、使用DLS90環(huán)路模擬器響應(yīng)的24AWG的SELT性能的圖示。
0035圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)路長度確定步驟的流程圖。
0036圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)路長度確定步驟的流程圖。
0037圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的來自具有不同長度的環(huán)路的成比例縮放的回波的圖示。
0038圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的說明正負(fù)遠(yuǎn)端回波峰值的圖示。
0039圖12(a)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于閉合終端環(huán)路的峰值位置與環(huán)路長度的線性關(guān)系圖。
0040圖12(b)是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于開放終端環(huán)路的峰值位置與環(huán)路長度的線性關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
0041通過提供本發(fā)明的多個特定實(shí)施例和包括新穎裝置的結(jié)構(gòu)和操作的細(xì)節(jié)，以下描述是為了傳達(dá)對本發(fā)明的全面理解。但是，應(yīng)該理解本發(fā)明不限于這些特定的實(shí)施例和細(xì)節(jié)，它們僅僅是為了示例說明的目的而提供的。還應(yīng)該理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)公知的裝置和方法，就可在任意數(shù)量的替代性實(shí)施例中使用本發(fā)明來達(dá)到其所希望的目的和利益，這取決于特定的設(shè)計和其他需求。
0042根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，并且參考圖1，環(huán)路測試由處理單元105啟動，比如在交換局的處理單元，其產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)字信號106，并將其提供給發(fā)射器110，發(fā)射器110將信號106轉(zhuǎn)換成模擬測試信號。模擬測試信號被傳送給環(huán)路耦合電路120，該電路120包含，例如混合的轉(zhuǎn)換器和其它電路，其它電路用于調(diào)節(jié)模擬信號以穿過處于測試的環(huán)路125傳輸。從耦合電路120，測試信號可被現(xiàn)有的環(huán)路終端裝置比如橋接抽頭(導(dǎo)致阻抗不匹配)和負(fù)載線圈(其充當(dāng)?shù)屯V波器)衰減，這可防止使用用于發(fā)送DSL信號的更高頻率。信號最終被發(fā)送給遠(yuǎn)程終端裝置130，例如電話、POTS/PSTN終端盒等等，并且穿過處于測試的環(huán)路125，作為回波響應(yīng)信號124反射回來，并到達(dá)環(huán)路耦合電路120。接收器115接收反射的或彈回的回波響應(yīng)信號，并且將它傳送到處理單元105用于處理，以確定DSL環(huán)路的環(huán)路長度和環(huán)路終端情況。在確定環(huán)路長度時至關(guān)重要的是遠(yuǎn)端回波響應(yīng)。因?yàn)榄h(huán)路耦合電路120導(dǎo)致近端回波殘留在回波響應(yīng)信號124中，如接收器115看到的，必須施加濾波和/或其他調(diào)節(jié)，以除去這個近端回波響應(yīng)的模糊的影響(obscuring effect)。濾波和除去近端回波的目的是增強(qiáng)對遠(yuǎn)端回波響應(yīng)峰值的檢測。
0043在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，并且參考圖2(a)和2(b)的曲線，借助對與混合響應(yīng)緊密相關(guān)的近端回波的行為的知識，例如由處理器105提供的擾動補(bǔ)償濾波器被實(shí)現(xiàn)以除去強(qiáng)背景噪聲。圖2(a)表示64個頻域混合響應(yīng)230，并且表明該頻域混合響應(yīng)具有出現(xiàn)在大約25kHz的擾動210，擾動210是造成時域中的振蕩220的原因，如圖2(b)的曲線所示。因?yàn)橛烧袷幩鸬慕嘶夭ǖ臄U(kuò)展尾部可能阻止所希望的遠(yuǎn)端回波被檢測到，通常更好的做法是在進(jìn)行檢測之前是除去或減少擾動。擾動補(bǔ)償濾波器(BCF)可被引入，或者通過處理器105數(shù)字地被引入或者以模擬方式引入，用于除去這一擾動。
0044在這個例子中，對于18千英尺(kft)開環(huán)，在從與在耦合電路120中繼續(xù)的混合裝置(例如Texas，Austin的Legerity，Inc.公司制造的裝置)關(guān)聯(lián)的8個DSL硬件平臺裝置中的每個裝置的8個端口收集的數(shù)據(jù)上計算64個混合響應(yīng)。雖然混合向應(yīng)因不同的硬件平臺裝置而變化，但是變化不劇烈，而且所有的響應(yīng)是類似的它們的擾動210出現(xiàn)在大約相同的位置。因此，可能不需要每個電路板一個補(bǔ)償濾波器，而可基于多個測量值的平均值來使用單個濾波器。在本發(fā)明的此實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)了擾動補(bǔ)償濾波器的線性相位最小二乘判據(jù)。如圖3(a)所表明的，對于補(bǔ)償?shù)念l域響應(yīng)，以及圖3(b)，對于補(bǔ)償?shù)臅r域響應(yīng)，補(bǔ)償?shù)念l率響應(yīng)310在大約25kHz被顯示為相對平坦。在時域響應(yīng)的尾部，振蕩320也較小。此外，擾動補(bǔ)償濾波器在時域中引入了大約0.088ms的延遲，其可能影響圖3(b)中的兩條曲線330和340之間的相對對齊。在這個示例實(shí)施例中，延遲被施加到近端回波和遠(yuǎn)端回波，從而不影響環(huán)路檢測。
0045如圖2(a)所示，近端回波響應(yīng)230典型地因裝置不同而變化，盡管響應(yīng)的基本特征(也就是形狀、峰值位置)保持相同。為了獲得要在處于測試的所有環(huán)路中使用的基線近端回波，在一個實(shí)施例中，本發(fā)明將多個測量值平均，并且極大地除去平均背景，因此，相對于增強(qiáng)峰值檢測的其他信號增強(qiáng)了遠(yuǎn)端回波信號。
0046因?yàn)橄鄬θ醯倪h(yuǎn)端回波被淹沒在近端回波的強(qiáng)背景中，所以希望在進(jìn)一步的信號處理之前除去這個背景。此外，因?yàn)樾盘枏?qiáng)度隨著其通過有線線路而衰減，所以從更長的環(huán)路接收的信號更以近端回波占具優(yōu)勢。如果環(huán)路的長度足夠長(例如18kft)，接收的測量值就可被認(rèn)為是近端回波的復(fù)制物。
0047在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，并且參考圖4，通過除去自近端回波(selfnear-end echo)背景，遠(yuǎn)端回波模板可從一組測量值提取，然后和除去背景之后的信號互相關(guān)，從而提供峰值，該峰值表示出現(xiàn)了所希望的響應(yīng)。使用遠(yuǎn)端回波模板背后的基本原理是匹配濾波的概念。所希望的信號然后相對于其他的背景變體被增強(qiáng)。通過除去自近端回波背景，可從一組測量值來獲得遠(yuǎn)端回波模板。參考圖4，本發(fā)明的方法和裝置利用三個模板410、420和430，分別對應(yīng)于3000、6000和9000英尺的環(huán)路長度，產(chǎn)生類似的響應(yīng)形狀，和近似相同的環(huán)路估計性能，允許固定的模板，或者換句話說匹配的模板應(yīng)用在所有處于測試的環(huán)路上。
0048甚至在模板匹配之后，仍然存在某些背景，在這些背景上重疊有所希望的遠(yuǎn)端回波，因此有必要除去這個殘留的背景，以便于正確的檢測。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，中值濾波器被實(shí)現(xiàn)，用于除去任何殘留的背景噪聲。標(biāo)準(zhǔn)的非線性濾波技術(shù)，中值濾波器具有有效除去峰值(也就是斜率的變號)而留下其他部分、更低的速率、完整的變化的屬性。在一個實(shí)施例中，中值濾波器的輸出被從原始信號減去，從而僅僅留下峰值。當(dāng)有小的峰值重疊在平緩但是高幅度背景變量上時，這種方法在峰值增強(qiáng)中特別有效。中值濾波器的階數(shù)(濾波窗口尺寸)對決定要增強(qiáng)的峰值類型是至關(guān)重要的。更高的階數(shù)(更大的窗口尺寸)包括更寬的峰值在增強(qiáng)的特征中。另一方面，更低的階數(shù)(更小的窗口尺寸)僅僅增強(qiáng)峰值的尖端。在本發(fā)明中，已經(jīng)確定21階中值濾波器是最佳的，雖然根據(jù)本發(fā)明也可使用其他階數(shù)。
0049圖5(a)-7涉及使用在此描述的SELT發(fā)明執(zhí)行的示例模擬，并且將在下面詳細(xì)。
0050參考圖8，公開了一個示例的用于確定環(huán)路長度和終端效應(yīng)的SELT進(jìn)程。在步驟810中，獲得了發(fā)送的模擬測試和接收的回波響應(yīng)信號之間的互相關(guān)。從相關(guān)性可獲得依賴于時間的回波響應(yīng)。增加回波響應(yīng)的平均信號功率而不增加峰值信號電平，以增強(qiáng)信噪比。發(fā)送的測試信號和接收的回波響應(yīng)信號之間的互相關(guān)可以是時域響應(yīng)。時間線是基于公知的采樣率建立的。在步驟815，通過將多個18千英尺的開環(huán)測量值取平均來獲得近端回波，以除去背景噪聲。
0051從補(bǔ)償?shù)捻憫?yīng)中除去平均基線，并且在步驟820中，將擾動補(bǔ)償濾波器施加到相關(guān)函數(shù)，以減少出現(xiàn)在頻域混合響應(yīng)中的大約25KHz頻率的擾動，該擾動也是時域中的振蕩的原因。擾動補(bǔ)償濾波器是基于在多個測量值之上平均的基線近端回波來設(shè)計的，并且對于處于檢查的環(huán)路是固定的。在步驟825，對應(yīng)于諸如6000英尺環(huán)路長度的遠(yuǎn)端峰值模板在所有環(huán)路的測試中被實(shí)現(xiàn)。通過相對于近端回波增強(qiáng)遠(yuǎn)端回波，可執(zhí)行回波響應(yīng)和實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)端峰值模板之間的互相關(guān)，以獲得和/或增強(qiáng)用于檢測的峰值。然后調(diào)整建立的時間線，以至于對于6000英尺環(huán)路響應(yīng)，0時間可被平移到遠(yuǎn)端回波和遠(yuǎn)端峰值模板的最佳對齊。在步驟830，中值濾波被施加到相關(guān)的響應(yīng)，以增強(qiáng)峰值，其中原始信號和中值濾波器輸出之間的差基本組成了峰值?？紤]到信號強(qiáng)度隨著環(huán)路長度增加而衰減，而且峰值出現(xiàn)得越晚，環(huán)路長度越長。使用依賴于時間的縮放比例10αt(α＞0)，以計入遠(yuǎn)端回波峰值強(qiáng)度。以這種方式，獨(dú)立于環(huán)路長度的固定閾值可在步驟835獲得，以增強(qiáng)峰值檢測。
0052在步驟840中，縮放比例的數(shù)據(jù)被分成相同符號的區(qū)域(正或負(fù))，而且每個區(qū)域中的最大絕對值被標(biāo)識為具有相應(yīng)峰值位置的峰值。超過閾值的第一個(也就是最早的時間)峰值被用作遠(yuǎn)回波峰值。峰值極性表示環(huán)路終端情況，也就是開放或閉合。最后在步驟845，使用來自已知環(huán)路的測量數(shù)據(jù)的最小二乘擬合計算線性系數(shù)來估計環(huán)路長度。遠(yuǎn)端回波峰值的位置(時間上)是線性依賴于環(huán)路長度的。這些系數(shù)隨后被用于從峰值位置確定環(huán)路長度。
0053參考圖9，根據(jù)本發(fā)明的SELT進(jìn)程，可使用四個線性方程之一來確定環(huán)路長度。圖9確定環(huán)路長度的示例性方法始于步驟905，在此正負(fù)峰值位置(tp和tn)以及正負(fù)峰值高度(hp和np)被用于確定環(huán)路長度。在步驟910，以秒記錄的正峰值位置tp與-0.05秒和0.013秒之間的范圍進(jìn)行比較。如果確定tp在這個范圍內(nèi)(是)，那么該方法就移到步驟930，在步驟930確定環(huán)路是短長度環(huán)路或中長度環(huán)路。如果tp不在這個范圍內(nèi)(否)，那么方法就移到比較步驟915。如果tp少于-0.05秒(是)，那么環(huán)路就是短環(huán)路，而且長度估計過程就在步驟925停止。如果tp大于-0.05秒，就確定環(huán)路是步驟920中的長環(huán)路，并且該方法在步驟935檢查tp是否小于0.025秒。如果tp小于0.025秒(是)，那么就在步驟950假設(shè)它為不明確的范圍。在步驟980，正負(fù)峰值高度被加在一起，并且被比較以確定結(jié)果是否小于預(yù)定的或可限定的閾值。如果結(jié)果小于閾值(是)，那么環(huán)路就是開環(huán)，并使用在步驟990示出的函數(shù)確定環(huán)路長度。如果結(jié)果不小于閾值(否)，那么環(huán)路就是閉環(huán)，而且使用在步驟985示出的函數(shù)確定環(huán)路長度。
0054如果步驟935的答案被確定為否，也就是tp不小于0.025秒，那么環(huán)路就被確定為在步驟945的非常長的環(huán)路。該過程然后繼續(xù)到步驟985，在這里環(huán)路被確定為閉合的，并使用步驟985示出的函數(shù)確定環(huán)路長度。
0055從環(huán)路被確定為短長度或中長度的步驟930，在步驟940中比較負(fù)峰值位置tn和正峰值位置tp。如果位置tn不大于位置tp(否)，那么環(huán)路就確定為步驟955中的短的或閉合的。該方法在步驟965比較正峰值hp是否大于負(fù)峰值np。如果hp大于np(是)，就確定環(huán)路是閉環(huán)，并且使用步驟975示出的函數(shù)確定環(huán)路長度。如果hp不大于np(否)，那么它就是開環(huán)，并且使用步驟970示出的函數(shù)確定環(huán)路長度。
0056如果對步驟940的比較的回答是“是”，也就是tn大于tp，那么就確定環(huán)路是開環(huán)，并使用步驟960示出的函數(shù)確定環(huán)路長度。
0057圖12(a)和12(b)是閉合和開放的終端環(huán)路的峰值位置與環(huán)路長度的線性關(guān)系圖，其從所述函數(shù)獲得，如上所述。用于從正負(fù)峰值位置(毫秒)計算環(huán)路長度(千英尺)的公式是從以下得來的ti＝kil+bi其中i表示p或n，用于正或負(fù)峰值其中ti——是毫秒的峰值位置；ki——是線性方程的斜率；以及bi——是線性方程的截距。
0058根據(jù)上面的方程，計算終端環(huán)路的環(huán)路長度的四個線性函數(shù)被計算如下lpo＝(t+0.0230)/0.0040lno＝(t+0.0196)/0.0042lpc＝(t+0.0184)/0.0041lnc＝(t+0.0242)/0.000059下面的表1總結(jié)了參數(shù)、描述、判定和依賴性(dependence)。
表1

0060在另一示例性模擬中，本發(fā)明的SELT過程被施加于兩個26美國線規(guī)(AWG)環(huán)路模擬器大線圈(big spool)模擬器(圖5(a)和圖5(b))和Spirent DLS90環(huán)路模擬器(圖6(a)和圖6(b))。對于大線圈環(huán)路模擬器，從8個DSL硬件平臺裝置收集數(shù)據(jù)，所述裝置例如由Texas，Austin的Legerity，Inc.公司制造的裝置。從8個DSL硬件平臺裝置的8個端口獲得64個18kft開環(huán)測量值。這些測量值充當(dāng)基線，而且每個裝置的24個變化環(huán)路長度(從1kft到12kft，以1kft遞增)測量值(開放和閉合終端)被用于驗(yàn)證該算法。使用圖6(a)和圖6(b)的DLS90環(huán)路模擬器執(zhí)行類似的測試，只是在驗(yàn)證中包括5個DSL裝置。獲得了以下觀察結(jié)果1)大線圈和DLS90環(huán)路模擬器的性能非常類似；2)在兩種情況下，獲得長達(dá)9000英尺的環(huán)路，其可在所有處于檢查的DSL裝置上工作；以及3)對于兩個環(huán)路模擬器，在10000英尺獲得90％的正確決定，并且在11000英尺超過一半的環(huán)路被正確估計。
0061在另一模擬中，SELT過程被應(yīng)用于兩個24AWG環(huán)路模擬器、大線圈和DLS90。因?yàn)?4AWG線的直徑大于26AWG線，所以24AWG線的反射信號更強(qiáng)。因此，預(yù)計和26AWG估計相比，更容易估計24AWG環(huán)路長度，并且這同樣被模擬所證實(shí)。對于每個模擬，為開放和閉合終端的、從1000英尺到12000英尺范圍的環(huán)路從兩個DSL硬件平臺裝置獲得48個測量值。在這個模擬中，來自相對的26AWG環(huán)路模擬的測量值的背景近端回波部分被再次使用，而且26AWG的補(bǔ)償濾波器也被再次使用。但是，與環(huán)路長度的峰值位置相關(guān)聯(lián)的系數(shù)是被重新計算的。圖7示出了對于兩個環(huán)路模擬，為長達(dá)11000英尺的環(huán)路獲得了高度準(zhǔn)確估計。對超過11000英尺到12000英尺的環(huán)路的正確檢測的平均百分比高于75％。
0062擾動補(bǔ)償濾波器(BCF)也可匹配混合電路的相位響應(yīng)(也就是線性均衡)，因此允許更多地抑制振蕩。其他示例性變體(未示出)表明相位響應(yīng)在不同的DSL裝置之間也是非常類似的，因此本發(fā)明的擾動補(bǔ)償濾波器可用作相位匹配濾波器。
0063雖然前面的描述包括許多細(xì)節(jié)和特征，但是應(yīng)該理解已經(jīng)包含的這些僅僅是用于解釋的目的，而并不能解釋為對本發(fā)明的限定?？蓪ι鲜龅膶?shí)施例進(jìn)行許多改進(jìn)，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于單端線路測試以提供xDSL服務(wù)的方法，所述方法包括產(chǎn)生來自于時間連續(xù)信號的模擬測試信號，并穿過待測試的環(huán)路發(fā)送所述模擬測試信號；接收依賴于時間的回波響應(yīng)信號；應(yīng)用帶通濾波，以減少時域中的近端回波；使所述發(fā)送的模擬測試信號和所述接收的回波響應(yīng)信號互相關(guān)，以獲得回波響應(yīng)函數(shù)；施加擾動補(bǔ)償濾波到所述回波響應(yīng)函數(shù)；對所述回波響應(yīng)信號函數(shù)和遠(yuǎn)端回波模板進(jìn)行匹配濾波；依賴于時間成比例縮放所述匹配的回波響應(yīng)，以補(bǔ)償環(huán)路衰減；對所述成比例縮放的回波響應(yīng)進(jìn)行中值濾波，以除去背景噪聲并增強(qiáng)用于檢測的峰值；以及至少部分基于所述峰值的位置，來確定所述環(huán)路的長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述帶通濾波抑制高頻發(fā)送的模擬測試信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述擾動補(bǔ)償濾波至少部分地通過一個處理器來完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述匹配濾波允許檢測所述回波響應(yīng)的峰值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中匹配濾波通過一個處理器完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述遠(yuǎn)端回波的所述依賴于時間成比例縮放具有10αt的形式，其中α＞0。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中中值濾波提供了所述回波響應(yīng)的建模。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述成比例縮放的回波響應(yīng)被從所述背景減去，留下表示所述回波響應(yīng)的峰值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中環(huán)路長度是由正負(fù)峰值的位置共同確定的。
10.一種在提供xDSL服務(wù)時確定環(huán)路長度的方法，所述方法包括通過使回波響應(yīng)和遠(yuǎn)端回波峰值模板相關(guān)來獲得遠(yuǎn)端回波峰值；比較正峰值位置、正峰值高度、負(fù)峰值位置和負(fù)峰值高度中的至少兩個；比較正峰值位置和時間范圍；比較正峰值高度和負(fù)峰值高度；比較負(fù)峰值位置和正峰值位置；以及至少部分基于所述的比較來確定所述環(huán)路長度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中當(dāng)所述正峰值位置小于-0.05秒時，所述環(huán)路是短長度或中長度環(huán)路。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中當(dāng)所述正峰值位置在所述時間范圍之內(nèi)時，所述環(huán)路是長環(huán)路。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述時間范圍在0.013和-0.05秒之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中當(dāng)所述負(fù)峰值位置小于所述正峰值位置時，所述環(huán)路是短環(huán)路或閉環(huán)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中當(dāng)所述負(fù)峰值位置大于所述正峰值位置時，所述環(huán)路是開環(huán)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中當(dāng)所述負(fù)峰值位置大于所述正峰值位置時，所述環(huán)路是短的開環(huán)。
17.一種用于單端線路測試以提供xDSL服務(wù)的裝置，所述裝置包括處理單元，其適于產(chǎn)生時間連續(xù)信號；發(fā)射器，其適于將所述時間連續(xù)信號轉(zhuǎn)換成模擬測試信號，并且將所述模擬測試信號穿過要測試的環(huán)路發(fā)送；接收器，其具有一個輸入端來接收回波響應(yīng)信號，該回波響應(yīng)信號產(chǎn)生于所述模擬測試信號的所述發(fā)送。帶通濾波器，其減少時域中的近端回波；相關(guān)器，其使所述發(fā)送的模擬測試信號和所述接收的回波響應(yīng)信號相關(guān)，并且產(chǎn)生回波響應(yīng)函數(shù)；擾動補(bǔ)償濾波器，其施加于所述回波響應(yīng)函數(shù)以減輕不希望的擾動；匹配濾波器，其施加于所述回波響應(yīng)信號和遠(yuǎn)端回波模板，以獲得匹配的回波響應(yīng)；依賴于時間的縮放器，其適于成比例縮放所述匹配的回波響應(yīng)，以補(bǔ)償環(huán)路衰減；以及中值濾波器，其施加于所述成比例縮放的回波響應(yīng)，以減輕背景噪聲和增強(qiáng)用于檢測的峰值；其中至少部分基于所述峰值的位置，所述處理單元計算所述環(huán)路的長度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述帶通濾波抑制高頻發(fā)送的模擬測試信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述處理單元包括所述擾動補(bǔ)償濾波器。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述處理單元包括所述匹配濾波器。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中依賴于時間的回波是從所述發(fā)送和接收的信號之間的所述互相關(guān)來測量的。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述匹配的回波響應(yīng)的依賴于時間的縮放比例具有10αt的形式，其中α＞0。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中中值濾波提供了對所述遠(yuǎn)端回波的建模。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述成比例縮放的遠(yuǎn)端回波被從所述背景減去，留下表示所述遠(yuǎn)端回波的峰值。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述環(huán)路長度是由正負(fù)峰值的位置共同確定的。
全文摘要
一種用于提供和維護(hù)DSL的單端環(huán)路測試的方法和裝置，其使用數(shù)字技術(shù)提供DSL環(huán)路測試，以去除強(qiáng)背景并加強(qiáng)所需信號用于峰值檢測，所述數(shù)字技術(shù)包括頻率補(bǔ)償(820)、匹配濾波和中值濾波(830)。單端環(huán)路測試(SELT)系統(tǒng)允許DSL提供者在交換局(CO)從反射的測量值提取環(huán)路消息，從而確定支持不同DSL服務(wù)的環(huán)路能力。通過利用幾種數(shù)字信號處理技術(shù)(包括頻率)，以高度的準(zhǔn)確性為24AWG的長達(dá)12kft(千英尺)的環(huán)路和26AWG的長達(dá)9kft的環(huán)路提供檢測環(huán)路長度(845)和終端類型的過程，所述方法和裝置獲得淹沒在相關(guān)的背景噪聲(近端回波)(815)中的所需信號(遠(yuǎn)端回波)。
文檔編號H04M3/30GK1910891SQ200580002517
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)明者F·歐陽, P·迪沃, M·顧 申請人:科勝訊系統(tǒng)公司