專利名稱：生成用于通信系統(tǒng)之中或之上具有預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一般涉及通信系統(tǒng)，更具體地說,涉及用于通信系統(tǒng)的信號(hào),用于生成這種信號(hào)的方法和系統(tǒng)，利用這種信號(hào)測(cè)試通信系統(tǒng)的才喿作的方法，測(cè)試系統(tǒng)以及#皮配置為運(yùn)用這種方法的(電信)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了測(cè)試諸如xDSL收發(fā)信^/L以及電纜或網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)和通信設(shè)備，特別需要這樣的測(cè)試信號(hào)，它們以代表每條電纜上具有大量的系統(tǒng)或系統(tǒng)裝置的實(shí)際配置情況的方式加載到通信系統(tǒng)和通信裝置。
通過在實(shí)際(有噪聲)測(cè)試條件下測(cè)量系統(tǒng)或系統(tǒng)裝置的傳輸性能，人們可以改進(jìn)系統(tǒng)或者裝置的設(shè)計(jì)，和/或證明它們的性能符合諸如ETSI、 ITU或ANSI或其它(電信)通信團(tuán)體發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)。
一種執(zhí)行這種性能測(cè)試的方法是生成被稱為減損(impairment)的信號(hào)。更具體地說，可以將減損細(xì)分為
(i) 串音噪聲，它具有由例如來自相鄰xDSL系統(tǒng)的譜包絡(luò)和頻譜幅度分布表征的噪聲分布；
(ii) 干擾噪聲，它由離散頻率分量組成，也被稱為射頻干擾音(rfi-tone),具有由起源于例如無(wú)線電或業(yè)余廣播的多個(gè)離散頻率
分量以及頻譜幅度、調(diào)制深度和調(diào)制寬度參數(shù)表征的噪聲分布，以及
(iii) 脈沖噪聲，由例如開關(guān)操作和開關(guān)元件引起的信號(hào)脈沖表征。
對(duì)于干擾噪聲來說，頻率可以隨時(shí)間變化(擺動(dòng))。一種用于生成減損的裝置^f皮稱為減損發(fā)生器，它纟皮配置為生成所
述串音噪聲和干擾噪聲中的至少 一種，特別用于通信系統(tǒng)之中或之上。
在實(shí)踐中，為了測(cè)試通信系統(tǒng)和通信裝置是否符合標(biāo)準(zhǔn)，已定義了各種噪聲分布，其中這些噪聲分布根據(jù)如諸如通信電纜中線對(duì)的長(zhǎng)度和數(shù)量以及傳輸數(shù)據(jù)速率系統(tǒng)參數(shù)而變化。
另外，諸如電纜、銅電纜或光纖或其它類型的電纜等各種不同類型或長(zhǎng)度的傳輸々某體要求不同的噪聲信號(hào)。
用于生成噪聲分布的方法和裝置在本領(lǐng)域中是已知的。具體地說，眾所周知，濾波技術(shù)和濾波器被用于從輸入信號(hào)生成噪聲，提供具有特定譜包絡(luò)和頻語(yǔ)幅度分布的輸出信號(hào)。
但是，通過利用濾波技術(shù)和濾波器，在輸入信號(hào)和輸出信號(hào)間建
立了因果關(guān)系。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到，這種類型的信號(hào)不太適合現(xiàn)實(shí)模擬實(shí)際操作的通信系統(tǒng)和通信裝置。
WO 00/16181公開了一種用于生成近似于預(yù)定幅度分布圖的隨機(jī)時(shí)域信號(hào)的方法和裝置。在第一步驟中，通過對(duì)諸如白噪聲信號(hào)的噪聲信號(hào)進(jìn)行濾波來創(chuàng)建信號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生具有預(yù)定譜包絡(luò)的信號(hào)。在下一步驟中，將非線性函數(shù)應(yīng)用于這種濾波后的噪聲信號(hào)，以產(chǎn)生近似于預(yù)定幅度分布圖的所需時(shí)域信號(hào)。再下一步，將脈沖響應(yīng)濾波應(yīng)用于時(shí)域信號(hào)，以校正其譜包絡(luò)并得到具有所需譜包絡(luò)的輸出信號(hào)。非線性函數(shù)和脈沖響應(yīng)濾波函數(shù)是根據(jù)提供的鐠包絡(luò)而選擇的特殊函數(shù)。
WO 00/16181限于這樣一種情況它僅提供一種只具有預(yù)定譜包絡(luò)的時(shí)域信號(hào)。WO 00/16181未對(duì)要提供的時(shí)域信號(hào)所具有的其它質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作出說明，特別未對(duì)相位特性作出說明。
4發(fā)明概述
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)信號(hào)，它被用于通信系統(tǒng)和通信裝置，特別是用于根據(jù)預(yù)定(標(biāo)準(zhǔn)化)噪聲分布測(cè)試這些系統(tǒng)和裝置。
在本發(fā)明的第 一個(gè)方面中，公開了 一種配置適合用在通信系統(tǒng)之中或之上具有預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)的方法，所述方法包括以下步驟
-表示笫一信號(hào)，所述第一信號(hào)包括多個(gè)頻率分量，每個(gè)分量具有頻譜幅度特性以及相位特性，以及
-通過根據(jù)所述或各種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)配置頻譜幅度特性以及配置隨機(jī)相位特性來處理所表示的第 一信號(hào)。
修改鐠包絡(luò)的傳統(tǒng)方法是利用數(shù)字濾波器組。對(duì)本發(fā)明來說，所表示的第一信號(hào)和要提供的信號(hào)之間不必建立因果關(guān)系，所以這種傳統(tǒng)方法決非理想。這種根據(jù)本發(fā)明對(duì)問題的理解大大簡(jiǎn)化了頻率整形的完成。
例如，從具有隨機(jī)相位特性的第一信號(hào)開始，所表示的第一信號(hào)的頻率整形操作足以提供滿足預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)?？梢砸詭追N方式執(zhí)4亍根據(jù)本發(fā)明的頻率整形。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一信號(hào)由指定各頻率分量的頻譜幅度和相位的第一組數(shù)字表示。在保持信號(hào)的隨機(jī)相位特性的同時(shí)，各頻率分量的頻語(yǔ)幅度的調(diào)整足以實(shí)現(xiàn)頻域中所表示信號(hào)的頻率整形。
在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，第 一信號(hào)由具有實(shí)部和虛部的第二組復(fù)數(shù)表示，其中實(shí)部和虛部的組合指定各頻率分量的頻譜幅度和相位。通過充分地調(diào)整這些復(fù)數(shù)來實(shí)現(xiàn)頻率整形，但是，在對(duì)所表示的第一信號(hào)進(jìn)行調(diào)整之后要保持隨機(jī)相位特性。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，第一信號(hào)由第三組數(shù)字表示，各數(shù)字在時(shí)域中指定第一信號(hào)的幅度。通過利用例如快速傅里葉變換
(FFT)算法將第三組數(shù)字從時(shí)域變換到頻域，第一信號(hào)由指定各頻率分量的頻譜幅度和相位的第四組數(shù)字表示?？梢杂深l率整形操作對(duì)第四組數(shù)字作進(jìn)一步處理，如以上針對(duì)第 一組數(shù)字所公開的那樣。
5但是根據(jù)本發(fā)明，也可以將第三組數(shù)字從時(shí)域變換到頻域，從而由笫五組具有實(shí)部和虛部的復(fù)數(shù)表示第一信號(hào)。如上所述，為了頻率整形，必須充分地調(diào)整第五組復(fù)數(shù)。
在所表示的第 一信號(hào)具有非隨機(jī)相位特性的情況下，通過適當(dāng)?shù)嘏渲玫诙?、第四和第五組數(shù)字，可以得到隨機(jī)相位特性。
利用實(shí)^:或復(fù)數(shù)的比例因子，可以由乘法運(yùn)算調(diào)用頻域中的縮
放。將頻率分量的頻譜幅度的期望值除以其實(shí)際頻譜幅度得到頻率分量的頻譜幅度的乘法比例因子。
依照根據(jù)本發(fā)明的方法的另 一個(gè)實(shí)施例，為了達(dá)到與所述或各種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步匹配，提供了已處理的所表示第一信號(hào)的后處理。
但是，為了用于根據(jù)本發(fā)明的通信系統(tǒng)之中或之上，必須利用例
如反快速傅里葉變換(IFFT)算法，將在頻域中配置的所表示第一信號(hào)變換到時(shí)域。
另外，以上公開的處理步驟還可以包括諸如信號(hào)的巻積或去巻積或者乘法或加法運(yùn)算。在時(shí)域中，尤其可以由時(shí)域中第六組數(shù)字表示滿足所述或各種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的已處理的所表示第一信號(hào)。
但是，通過以上方法，所提供的滿足頻率中諸如預(yù)定頻譜幅度包絡(luò)以及隨機(jī)相位特性的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)可能還不滿足時(shí)域中諸如預(yù)定時(shí)域幅度分布的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的再一個(gè)實(shí)施例中，所述或各種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)一些。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)定時(shí)域幅度分布配置已處理的所表示第一信號(hào)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的再一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)定頻譜幅度包絡(luò)配置已處理的所表示第 一信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，為了提供準(zhǔn)確滿足頻域和時(shí)域中的預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，時(shí)域幅度分布和頻譜幅度包絡(luò)中的至少一種是由迭代過程完成的?？梢园凑账璐螖?shù)重復(fù)幅度和頻率整形，直到兩個(gè)形狀都在合理精確度之內(nèi)滿足要求。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，迭代過程包括在任一迭代步驟后，將已處理的所表示笫一信號(hào)的時(shí)域幅度分布和頻譜幅度包絡(luò)中的任一些與預(yù)定時(shí)域幅度分布與預(yù)定頻譜幅度包絡(luò)進(jìn)行比較。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，不需要在頻率整形后執(zhí)行全時(shí)域特征檢查，以弄清時(shí)域特征是否足夠接近要求。已證明，在實(shí)踐中，波峰因數(shù)要求的筒單檢查足以能夠決定是停止還是繼續(xù)迭代。信號(hào)的波峰因數(shù)被定義為信
號(hào)音平均或rms (均方根)值與信號(hào)音最大或峰值幅度的關(guān)系。
以上公開的根據(jù)本發(fā)明的方法特別適合生成串音噪聲等。在根據(jù)本發(fā)明的方法的第二方面中，如果要生成具有千擾噪聲特征的信號(hào)，所述或各種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)包括至少一個(gè)已調(diào)載波，所述已調(diào)載波包括由載頻、載波幅度、調(diào)制深度以及調(diào)制寬度組成的組中的
任一些。
通過根據(jù)一種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或上述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所表示第一信號(hào)進(jìn)行整形，可以容易并且非常有效地提供表示特定類型的干擾噪聲、具有特定時(shí)域幅度分布以及預(yù)定頻譜幅度包絡(luò)的信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，可以通過組合多個(gè)如上文所公開的內(nèi)容處理的信號(hào)來提供滿足所述或各種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)。
為了在例如通信網(wǎng)絡(luò)或通信裝置的測(cè)試中利用這種信號(hào)，必須利
用例如FFT算法等將已處理的所表示信號(hào)從頻域變換到時(shí)域。
本發(fā)明還用于組合根據(jù)以上公開的第一和第二方面生成的信號(hào)。
但也可以包括其它信號(hào)分量。
具體地說，根據(jù)本發(fā)明的方法，具有所述或各種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的
信號(hào)是噪聲信號(hào)。
在本發(fā)明的第三方面，公開了 一種測(cè)試通信系統(tǒng)的操作的方法，
其中所述方法包括以下步驟
7-根據(jù)以上公開的本發(fā)明的方法，生成具有預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的信 號(hào)，以及
-通過測(cè)試中的通信系統(tǒng)傳送這種信號(hào)。
可以利用一組為代碼格式并按預(yù)定順序在裝置上執(zhí)行的指令來 生成和存儲(chǔ)所述信號(hào)。該組指令可以是軟件代碼，它在計(jì)算機(jī)上編譯
并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或^:盤或CD-ROM上，或通過因特網(wǎng) 存儲(chǔ)。軟件和/或產(chǎn)生的信號(hào)還可以被存儲(chǔ)在任意波形發(fā)生器(AWG) 卡上，并且AWG可被用于生成這種信號(hào)或者從存儲(chǔ)器再現(xiàn)存儲(chǔ)信號(hào)。 因此有可能存在一種可用信號(hào)庫(kù)，其中這些信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)載體上， 可;^皮用于執(zhí)行或使用根據(jù)本發(fā)明的方法。
通信系統(tǒng)可以是諸如xDSL調(diào)制解調(diào)器、或這種調(diào)制解調(diào)器內(nèi)的 或用于這種調(diào)制解調(diào)器的芯片、或網(wǎng)絡(luò)中的電纜、或用于(電信)通 信的網(wǎng)絡(luò)的裝置。
在本發(fā)明的第四方面中，公開了配置用于通信系統(tǒng)之上或之中的 信號(hào)的另一種方法。信號(hào)最好是噪聲信號(hào)。信號(hào)可包括串音噪聲，它 是在頻域和時(shí)域中具有預(yù)定特性的隨機(jī)信號(hào)。信號(hào)還可以包括射頻干 擾音，它具有離散頻譜。這種信號(hào)中也可以包括其它信號(hào)分量。
所述方法包括以下步驟
-在時(shí)域中表示具有時(shí)域幅度分布的第一信號(hào)，所述信號(hào)在頻域 中具有頻譜密度，從而得到所表示信號(hào)；
-根據(jù)非線性變換處理所表示信號(hào)，所迷非線性變換二得到至少一 種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；
-至少通過預(yù)定時(shí)域幅度分布的反函數(shù)處理所表示信號(hào)的時(shí)域 幅度分布。
這種方法還可以包括以下步驟將所表示信號(hào)的時(shí)域幅度分布與 預(yù)定時(shí)域幅度分布進(jìn)行比較，并在其后配置非線性變換從而得到已處 理的所表示信號(hào)，該信號(hào)具有近似于預(yù)定時(shí)域幅度分布的時(shí)域幅度分 布。在本發(fā)明的第五方面中，公開了一種方法，這種方法還包括以下
步驟將所表示信號(hào)的時(shí)域幅度分布與預(yù)定時(shí)域幅度分布進(jìn)行比較，
并在其后配置非線性變換從而得到已處理的所表示信號(hào)，該信號(hào)具有 近似于預(yù)定時(shí)域幅度分布的時(shí)域幅度分布。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，所述方法還可以包括以下步驟在時(shí)域 中表示具有幅度分布的第一信號(hào)，并且該信號(hào)在頻域中具有頻譜密 度，從而得到所表示信號(hào)，以及在頻域中對(duì)所表示信號(hào)進(jìn)行濾波包括 以下步驟在頻域中估計(jì)至少部分信號(hào)表示，并在其后在頻域中處理 所表示信號(hào)。
可以組合本發(fā)明方法的第四和第五方面。本發(fā)明方法的第四和第
五方面允許在不同的迭代步驟產(chǎn)生信號(hào)，其中這種信號(hào)具有預(yù)定幅度 分布和/或具有預(yù)定頻譜密度或具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的幅度分布和/
或具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的頻鐠密度。預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可以是信號(hào)的波 峰因數(shù)，它是信號(hào)音的最大值或峰值與信號(hào)音的平均值或rms值的關(guān) 系。上文所列舉的處理步驟可以包括以下步驟快速傅里葉變換(FFT ) 或反快速傅里葉變換(IFFT)。處理步驟還可以包括諸如信號(hào)的巻積 或反巻積或者乘法或加法的運(yùn)算。
在本方法的第四方面中，對(duì)所表示信號(hào)的幅度分布進(jìn)行處理包括 預(yù)定幅度分布的函數(shù)，該函數(shù)可包括預(yù)定幅度分布的反函數(shù)。
本發(fā)明的第四和第五方面所列舉的方法還可以包括以下步驟在 頻域中變換第一信號(hào)；將頻域中的第一信號(hào)乘以語(yǔ)包絡(luò)從而得到相乘 信號(hào)；以及之后在時(shí)域中表示相乘信號(hào)。
在這些方法中，可將第一信號(hào)在頻域中的表示生成為一組隨機(jī) 數(shù)、最好是復(fù)數(shù)，其中復(fù)數(shù)的模表示幅度，復(fù)數(shù)的幅角表示相位，以 及可以根據(jù)高斯分布選擇基本上每個(gè)復(fù)數(shù)的實(shí)部和/或虛部。各個(gè)復(fù)數(shù) 可以基本上等于預(yù)定頻譜密度的幅度。
在本發(fā)明的第六個(gè)方面中，公開了一種信號(hào)，它包括至少一個(gè)隨 機(jī)噪聲信號(hào)，這種隨機(jī)信號(hào)具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)域幅度分布以
9及根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的頻域頻譜密度，隨機(jī)信號(hào)由隨機(jī)數(shù)陣列組成。 信號(hào)還可以包括離散頻譜。可以利用一組為代碼格式并按預(yù)定順序執(zhí) 行的指令來生成噪聲信號(hào)。該組指令可以是在計(jì)算機(jī)上編譯并存儲(chǔ)在
計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或軟盤或CD-ROM上的、或通過因特網(wǎng)存儲(chǔ)的 軟件代碼。還可以將這種軟件存儲(chǔ)在任意波形發(fā)生器(AWG)卡上， 并且AWG可被用于生成這種信號(hào)或從存儲(chǔ)器再現(xiàn)存儲(chǔ)信號(hào)。因此， 有可能存在一種可用信號(hào)庫(kù)，其中這些信號(hào)可被用于執(zhí)行或使用本發(fā) 明方法的第四和第五方面。
在本發(fā)明的第七方面中，公開了一種生成包括至少一個(gè)隨機(jī)噪聲 信號(hào)的信號(hào)，這種隨機(jī)信號(hào)在時(shí)域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的幅度分 布并在頻域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的頻譜密度。隨機(jī)信號(hào)由隨機(jī)數(shù) 陣列構(gòu)成，所述方法包括以下步驟利用一組為代碼格式并按預(yù)定順 序執(zhí)行的指令來生成隨機(jī)數(shù)組。所述方法還可以包括以下步驟生成 離散頻譜，所述離散頻譜利用角度測(cè)定函數(shù)并用噪聲特性對(duì)基本上每 個(gè)離散頻率進(jìn)行調(diào)制。可以利用 一組為代碼格式并按預(yù)定順序執(zhí)行的 指令來組合隨機(jī)噪聲信號(hào)和離散頻i普。
在本發(fā)明的第八個(gè)方面中，公開了 一組為代碼格式并可按預(yù)定順 序執(zhí)行的指令，這組指令被配置為生成隨機(jī)噪聲信號(hào)和離散頻譜，這 種隨機(jī)信號(hào)在時(shí)域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的幅度分布并在頻域中 具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的頻譜密度。這組指令可以是在計(jì)算機(jī)上編譯 并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或軟盤或CD - ROM上或通過因特網(wǎng)存 儲(chǔ)的軟件代碼。軟件還可以被存儲(chǔ)在任意波形發(fā)生器(AWG)卡上， 并且這種AWG可#1用于生成信號(hào)或從存儲(chǔ)器再現(xiàn)存儲(chǔ)信號(hào)。因此有 可能存在一種可被利用的可用信號(hào)庫(kù)。軟件可以是C語(yǔ)言代碼或可在 MATLAB環(huán)境下編譯。
在本發(fā)明的第九方面中，7>開了 一種用于測(cè)試通信系統(tǒng)的操作的 系統(tǒng)，它包括一組為代碼格式的指令，該組指令可按預(yù)定順序在裝置 上執(zhí)行和編譯，這組指令被配置為生成包括隨機(jī)噪聲信號(hào)和離散頻譜中的至少 一種的噪聲信號(hào)，隨機(jī)信號(hào)在時(shí)域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 的幅度分布并在頻域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的頻譜密度。根據(jù)本發(fā) 明的這個(gè)方面的測(cè)試系統(tǒng)可以包括用于生成噪聲信號(hào)的減損發(fā)生器。
將減損發(fā)生器連接到被測(cè)試的通信系統(tǒng)的連接部件(變壓器、有 源器件、衰減器等)可以具有不需要的頻率從屬響應(yīng)。例如可以通過 在減損發(fā)生器中生成特定測(cè)試信號(hào)來測(cè)量這種不需要的頻率從屬響 應(yīng)?？梢酝ㄟ^乘以信號(hào)的期望頻譜密度除以連接部件的不需要頻率從 屬響應(yīng)來補(bǔ)償這種不需要的頻率從屬響應(yīng)。
在本發(fā)明的第十個(gè)方面中，公開了一種測(cè)試諸如XDSL調(diào)制解調(diào) 器的通信系統(tǒng)的操作的方法，這種方法包括以下步驟在經(jīng)調(diào)制解調(diào) 器收發(fā)的信號(hào)上疊加一個(gè)信號(hào)，其中所述一個(gè)信號(hào)包括隨機(jī)噪聲信號(hào) 和離散頻譜中的至少 一種，所述隨^L信號(hào)在時(shí)域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量 標(biāo)準(zhǔn)的幅度分布并在頻域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的頻譜密度，此 外，所述噪聲信號(hào)由隨機(jī)數(shù)陣列構(gòu)成。
在本發(fā)明的第十 一方面中，公開了 一種測(cè)試通信系統(tǒng)的操作質(zhì)量
的方法。這種方法包括以下步驟在經(jīng)調(diào)制解調(diào)器收發(fā)的信號(hào)上疊加
一個(gè)信號(hào)，其中所述一個(gè)信號(hào)包括隨機(jī)噪聲信號(hào)和離散頻譜中的至少 一種，所述隨機(jī)信號(hào)在時(shí)域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的幅度分布并在 頻域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的頻譜密度，此外，所述噪聲信號(hào)由隨 機(jī)數(shù)陣列構(gòu)成，并根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)所收發(fā)的信號(hào)。
另外，在本發(fā)明的第十二方面中，公開了一種改進(jìn)通信系統(tǒng)的設(shè)
計(jì)和/或生產(chǎn)的方法，這種方法包括以下步驟在經(jīng)調(diào)制解調(diào)器收發(fā)的 信號(hào)上疊加一個(gè)信號(hào)，其中所述一個(gè)信號(hào)包括隨機(jī)噪聲信號(hào)和離散頻 譜中的至少 一種，所述隨機(jī)信號(hào)在時(shí)域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的幅 度分布并在頻域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的頻譜密度，此外，所述噪 聲信號(hào)由隨機(jī)數(shù)陣列構(gòu)成；根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)所收發(fā)的信號(hào)；以 及迭代地配置調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)，以便得到更接近用于估計(jì)所收發(fā)信 號(hào)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。在本發(fā)明的第十三方面中，公開了包括這樣一種信號(hào)的電信網(wǎng) 絡(luò)，這種信號(hào)包括隨機(jī)噪聲信號(hào)和離散頻譜中的至少一種，這種隨機(jī) 信號(hào)在時(shí)域中具有根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的幅度分布并在頻域中具有根 據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的頻譜密度，另外，所述噪聲信號(hào)由隨機(jī)數(shù)陣列構(gòu)成。
可以組合上述各方面的特性和本發(fā)明的實(shí)施例。
上述信號(hào)、方法和指令組將提供在諸如電話電纜或無(wú)線媒體等媒 體上的更高質(zhì)量信號(hào)傳輸。更好的信號(hào)傳輸允許為通信系統(tǒng)的用戶在 更大范圍提供更多服務(wù)。


圖1示意了利用根據(jù)本發(fā)明的方法操作的減損發(fā)生器在通信系統(tǒng) 中進(jìn)行性能測(cè)試的設(shè)置方框圖。
圖2示意了根據(jù)本發(fā)明方法的流程圖類型的實(shí)施例。
圖3在圖示中示意了根據(jù)本發(fā)明用于生成干擾噪聲的方法的實(shí)施例。
圖4示意了根據(jù)本發(fā)明方法的另一些流程圖類型的實(shí)施例。 圖5示意了放大信號(hào)中高幅度峰值或信號(hào)音的幅度失真(非線性 變換)函數(shù)Q(x)。
圖6示意了本發(fā)明的例示實(shí)施例的流程圖。
圖7-11示意了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例得到的結(jié)果。
實(shí)施例詳述
為了說明本發(fā)明，以下對(duì)本發(fā)明的信號(hào)和方法以及系統(tǒng)的各方面 和實(shí)施例進(jìn)行描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可以設(shè)想并實(shí)現(xiàn)本發(fā) 明的其它備選和等效實(shí)施例，并不背離本發(fā)明的真實(shí)精神。本發(fā)明的 范圍僅由所附權(quán)利說明書進(jìn)行限制。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，公開了 一種用于測(cè)試諸如xDSL收發(fā)信機(jī) 的通信系統(tǒng)的操作的系統(tǒng)。對(duì)運(yùn)行存取網(wǎng)絡(luò)中的高穿透性系統(tǒng)情況的測(cè)試設(shè)備的設(shè)置進(jìn)行描述。
公開了 一種配置用于通信系統(tǒng)之中或之上的信號(hào)的方法。 傳輸性能測(cè)試的目的是以這樣一種方式加載XDSL收發(fā)信機(jī)，這
種方式表示運(yùn)行存取網(wǎng)絡(luò)中的高穿透性系統(tǒng)情況。這種高穿透性方法
允許
(i) 組件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)者量化性能，并用此改進(jìn)他們的設(shè)計(jì)，從而證 明符合標(biāo)準(zhǔn)；以及
(ii) 操作員定義應(yīng)用于大多數(shù)運(yùn)行情況的配置規(guī)則。 圖1示意了可能的測(cè)試設(shè)置1的功能描述。它包括 *測(cè)試回路2，它是真電纜或電纜沖莫擬器；
*添加部件3，它向測(cè)試回路2注入減損噪聲；
*高抗阻，以及非常均衡的差動(dòng)電壓探針4，它連接到諸如頻譜 分析儀或rms電壓表(未示出)等電平檢測(cè)器5，以及
*測(cè)試中的xDSL收發(fā)信機(jī)(調(diào)制解調(diào)器)6、 7。 當(dāng)測(cè)試中的xDSL系統(tǒng)需要外部分流器時(shí)(用于POTS或ISDN信號(hào))， 可以將這些分流器包括在測(cè)試中的調(diào)制解調(diào)器6、 7中。
流經(jīng)測(cè)試設(shè)備設(shè)置1的信號(hào)是從端口 Tx到端口 Rx，這意味著測(cè) 量上游和下游性能需要交換收發(fā)信機(jī)位置和測(cè)試"電纜"端。當(dāng)端口 Tx以及端口 Rx的末端是測(cè)試中的xDSL收發(fā)信機(jī)(調(diào)制解調(diào)器)6、 7時(shí)，端口 Rx的接收信號(hào)電平是節(jié)點(diǎn)A2和B2之間測(cè)量的電平。在 這種測(cè)量期間斷開減損發(fā)生器8。在相同情況下，端口 Tx的發(fā)送信號(hào) 電平是節(jié)點(diǎn)Al和B1之間測(cè)量的電平。
減損發(fā)生器8應(yīng)注入到測(cè)試設(shè)置1中的噪聲與頻率有關(guān)。減損發(fā) 生器8注入到測(cè)試設(shè)置1中的噪聲應(yīng)該是實(shí)際(頻鐠受影響)存取網(wǎng) 絡(luò)的實(shí)際表示，并且它是
(a) 取決于測(cè)試回路2的長(zhǎng)度，以及
(b) 在下游性能測(cè)試和上游性能測(cè)試中不同。
在節(jié)點(diǎn)A2和B2之間測(cè)量的這種減損噪聲通常是隨機(jī)噪聲、沖擊噪聲和諧波噪聲(射頻干擾音)的混合。
一組特性被標(biāo)識(shí)為"噪聲分布"。 用相當(dāng)均^^的差動(dòng)電壓探針4測(cè)量信號(hào)和噪聲電平。 在全自動(dòng)測(cè)試設(shè)置l中，測(cè)試回路2， 3、電壓探針4以及電平檢
測(cè)器5、測(cè)試中的調(diào)制解調(diào)器6， 7以及減損發(fā)生器8可以連接到中央 處理單元(CPU)9，如圖中的虛線所示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解， 與CPU 9的連接可涉及CPU 9進(jìn)行的遠(yuǎn)程測(cè)試的數(shù)據(jù)鏈路。
以下是與測(cè)試設(shè)備的使用有關(guān)的說明 *在滿信號(hào)帶上測(cè)量這種設(shè)置中的rms電壓Ums[V],意味著P[dBm]
的功率電平等于<formula>formula see original document page 14</formula>*在小頻帶4/"(以赫茲(Hz)為單位)內(nèi)測(cè)量這種設(shè)置中的rms電
壓Ums[V]，意味著該濾波帶內(nèi)的功率頻譜密度電平P[dBm/Hz]等
于<formula>formula see original document page 14</formula>*帶寬A/標(biāo)識(shí)濾波器的噪聲帶寬，并不是-3dB帶寬。
圖2示意性地顯示了用于根據(jù)本發(fā)明配置信號(hào)Ui(t)i-l， 2, 3，... 以用于通信系統(tǒng)之上或之中的方法的實(shí)施例。信號(hào)可包括串音噪聲， 它是在頻域中和在時(shí)域中具有預(yù)定特性的隨機(jī)信號(hào)。
如圖2的流程[1]所示，這種方法包括以下步驟表示第一信號(hào)， 所述第一信號(hào)包括多個(gè)頻率分量，每個(gè)頻率分量具有頻譜幅度和相位 特性，框10 "第一信號(hào)"，并通過根據(jù)至少一種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)配置頻 譜幅度特性來處理所表示信號(hào)，以及配置隨4幾相位特性，框ll"配置"， 因此得到已處理的所表示信號(hào)。
第一信號(hào)可由笫一組數(shù)字表示，這組數(shù)字指定各頻率分量的頻譜 幅度和相位。另外，第一信號(hào)可以由具有實(shí)部和虛部的第二組復(fù)數(shù)表 示，實(shí)部和虛部的組合指定各頻率分量的頻-潛幅度和相位。也就是說， 復(fù)數(shù)的模表征頻率分量的頻譜幅度而復(fù)數(shù)的幅角表征頻率分量的相 位。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)所表示第一信號(hào)10進(jìn)行處理，以配置隨機(jī)相位 特性。但是，從具有隨機(jī)相位特性的所表示第一信號(hào)10開始，對(duì)于根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)信號(hào)的頻率進(jìn)行整形，它足以對(duì)頻率分量的頻譜 幅度進(jìn)行整形。
這種方法還可以包括以下步驟在時(shí)域中表示第一信號(hào)，其中第
一信號(hào)由第三組數(shù)字表示，其中每個(gè)數(shù)字指定第一信號(hào)在時(shí)域中的幅
度。通過例如利用FFT算法將第三組數(shù)字從時(shí)域變換到頻域，得到指 定各頻率分量的頻譜幅度和相位的第四組數(shù)字。同樣地，通過根據(jù)至
少一種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)配置頻譜幅度特性以及配置其隨機(jī)相位特性來 處理第四組數(shù)字。
變換到時(shí)域，框12 "變換"，最終生成具有至少一種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的 信號(hào)Ul(t)。
盡管信號(hào)Ul(t)滿足頻域中的至少一種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，比如譜包絡(luò) 和/或預(yù)加重特性，還可能需要提供在時(shí)域中具有預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的信 號(hào)。
如圖2中流程[2]和[3]所公開，即框13 "幅度形狀"和框14 "頻 率形狀，，，時(shí)域中的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可包括預(yù)定幅度分布和/或預(yù)定頻譜幅度 包絡(luò)。
這種方法還可以包括以下步驟在不同的迭代步驟中產(chǎn)生信號(hào)， 見圖2[4],框15 "測(cè)試形狀"和反4f回路16。因此，信號(hào)可以具有預(yù) 定時(shí)域幅度分布和/或預(yù)定頻譜幅度包絡(luò)和/或根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的頻 譜密度。
至少一種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可以是信號(hào)的波峰因數(shù)，也就是信號(hào)音的 最大值或峰值與信號(hào)音的平均值或rms值的關(guān)系。
可以利用一組為代碼格式并可按預(yù)定順序在裝置上執(zhí)行并編譯 的指令來生成并存儲(chǔ)信號(hào)。這組指令可以是在計(jì)算機(jī)上編譯并存儲(chǔ)在 計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或軟盤或CD-ROM上、或通過因特網(wǎng)存儲(chǔ)的軟 件代碼。這種軟件還可以存儲(chǔ)在任意波形發(fā)生器(AWG)卡上，并且 AWG可被用于生成信號(hào)或從存儲(chǔ)器再現(xiàn)存儲(chǔ)信號(hào)。因此，有可能存在可用信號(hào)庫(kù)，其中這些信號(hào)可被用于執(zhí)行或使用本發(fā)明的方法的第 一和第二方面。通信系統(tǒng)可以是諸如XDSL調(diào)制解調(diào)器6、 7的裝置，
或這種調(diào)制解調(diào)器6、 7內(nèi)或用于這種調(diào)制解調(diào)器6、 7的芯片或電信 網(wǎng)絡(luò)。
進(jìn)行圖2的框13 "幅度形狀"中的處理，從而得到對(duì)時(shí)域特性的 影響或控制。選擇幅度失真(變換)函數(shù)Q(x)來放大信號(hào)的高幅度峰 值或信號(hào)音?？梢詮男盘?hào)的實(shí)際幅度分布函數(shù)和預(yù)定幅度分布函數(shù)重 構(gòu)非線性變換函數(shù)Q(x)。
對(duì)于0到T之間時(shí)段t中的噪聲信號(hào)f(t)，信號(hào)的幅度分布F(a) 被定義為噪聲f的絕對(duì)值大于a的時(shí)間部分。如果G (a)是預(yù)定幅度 分布(如增強(qiáng)高斯函數(shù)，見下文)，并且G"(a)是其反函數(shù)，則從噪 聲信號(hào)f(t)產(chǎn)生中間或最終信號(hào)g(t)的變換函數(shù)Q(x)可被定義為
^^ W.G-(1)
g"M《/"力 (2)
" = jc /卜|-x W.g71f^ = 0 # * x =
因此，g(t)將具有預(yù)定幅度分布G(a)。在許多情況下，Q(x)可以是解析 函數(shù)但也可以用數(shù)字構(gòu)造。增強(qiáng)高斯函數(shù)的例示如下 高斯類型噪聲的幅度分布是
其中a/0c)=
2 一 1
(3)
(4)
并且其中c7是信號(hào)的RMS值( "增強(qiáng)"高斯分布纟皮定義為
卿=
7-
、、
0
義> ^
(5)
如果7^是噪聲采樣的期望RMS值，并且C,是期望波峰因數(shù)，
選擇:^二C,xPWs,并且 (6) cr = ^/((1 + ")72 ^ -爿2 .a/3) (7)
已證明有用的a的典型值是0.001和0.01之間的大小，并且它表 示增強(qiáng)高斯分布與實(shí)際高斯分布的偏差。
在圖2的框14頻率形狀中，作為后處理步驟，改進(jìn)了信號(hào)的頻 域特性，從而得到與所述或各種質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步匹配。例如，通過 用(中間)信號(hào)U2(t)的測(cè)量頻譜密度與預(yù)定頻譜密度進(jìn)行比較(除)， 可得到校正頻率曲線。在下面對(duì)FFT函數(shù)的巻積的描述中的最佳才莫式 實(shí)施例中給出其例示。
圖2的部分[4]中，示意了上文詳細(xì)描述的步驟的迭代過程如<可可 以導(dǎo)致對(duì)用于通信系統(tǒng)之中或之上的完成或最終信號(hào)的進(jìn)一步改進(jìn)。 執(zhí)行迭代過程、即框15測(cè)試形狀的頻率形狀測(cè)試以及反饋回^各16， 直到得到預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
圖3在示意性圖解中說明利用根據(jù)本發(fā)明的方法提供干擾噪聲信
如在前序中所^〉開的，干擾噪聲可以由離散載頻fci， i-l，2,3…上 的多個(gè)頻率分量表征。載頻fci上的頻率分量各自具有載波幅度Aci， i=l,2,3...，以及(如果可適用)具有調(diào)制寬度、即相關(guān)載頻fci的左手 邊和右手邊的多個(gè)離散頻率，以及具有調(diào)制深度，這種調(diào)制深度是與 相應(yīng)載頻fci有關(guān)的邊頻幅度。
圖3在具有水平或頻率軸f和垂直或幅度軸A的圖形表示中，僅 作為例示顯示了由兩個(gè)載頻fcl和fc2組成的信號(hào)，這兩個(gè)載頻分別 具有載波幅度Acl和Ac2。
載頻fcl的兩側(cè)旁配置了三個(gè)邊頻分量，各邊頻具有幅度A1。對(duì) 于載頻fc2兩側(cè)的頻率分量，配置了兩個(gè)邊頻分量，各邊頻分量具有 幅度A2。
根據(jù)本發(fā)明，為了提供具有至少一種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)，必須 對(duì)頻率分量的幅度進(jìn)行整形，如在圖3中用虛線1和2所示。從具有隨機(jī)相位特性的所表示第一信號(hào)開始，根據(jù)本發(fā)明，通過 對(duì)幅度進(jìn)行整形，在要提供的具有預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)中保持隨機(jī)相 位特性。
圖4示意性地顯示用于配置在通信系統(tǒng)之中或之上使用的信號(hào)的 方法的另一實(shí)施例，具體地說，這種方法在已經(jīng)提供隨機(jī)相位特性時(shí) 使用。該信號(hào)包括串音信號(hào)，它是在頻域中和在時(shí)域中具有預(yù)定特性 的隨機(jī)信號(hào)。該信號(hào)還可以包括具有離散頻譜的射頻干擾音。另外， 這種信號(hào)中可以包括其它信號(hào)分量。
這種方法還可以包括以下步驟在時(shí)域中表示第一信號(hào)，所述第 一信號(hào)具有幅度分布，并且該信號(hào)在頻域中具有頻譜密度，進(jìn)而得到
所表示信號(hào)；以及根據(jù)非線性變換處理所表示信號(hào)，所述非線性變換 實(shí)現(xiàn)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這在圖4中被示為幅度整形，流程[2-4]。
這種方法還可以包括以下步驟在時(shí)域中表示第一信號(hào)，所述第 一信號(hào)具有幅度分布，并且該信號(hào)在頻域中具有頻譜密度，進(jìn)而得到 所表示信號(hào)；根據(jù)預(yù)定頻譜密度質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)處理所表示信號(hào)，直到得到 具有頻譜密度的信號(hào)。這在圖4中被示為頻率整形，流程[2-4]。頻率 整形步驟還可以包括以下步驟在頻域中對(duì)所表示信號(hào)進(jìn)行濾波，其 中包括在頻域中估計(jì)至少部分的信號(hào)表示，以及其后處理頻域中的信 號(hào)表示的步驟。
這種方法還可以包括以下步驟在不同的迭代步驟中產(chǎn)生信號(hào)， 見圖4的流程[4]。因此，信號(hào)可以具有預(yù)定時(shí)域幅度分布和/或預(yù)定頻 譜密度或根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)域幅度分布和/或頻譜密度。預(yù)定質(zhì)量 標(biāo)準(zhǔn)可以是信號(hào)的波峰因數(shù)，也就是信號(hào)音的最大值或峰值與信號(hào)音 的平均值比較的關(guān)系?？梢岳靡唤M為代碼格式并可按預(yù)定順序在裝 置上執(zhí)行和編譯的指令來生成并存儲(chǔ)這種信號(hào)。
同樣地，這組信號(hào)可以是在計(jì)算機(jī)上編譯并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)或計(jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)或軟盤或CD-ROM上、或通過因特網(wǎng)存儲(chǔ)的軟件代碼。這種 軟件還可以被存儲(chǔ)在任意波形發(fā)生器(AWG)卡上，并且AWG可^皮用于生成信號(hào)或從存儲(chǔ)器再現(xiàn)存儲(chǔ)信號(hào)。因此，有可能存在可用信號(hào) 庫(kù)，它可以用于執(zhí)行或使用本發(fā)明的方法。通信系統(tǒng)可以是諸如xDSL 調(diào)制解調(diào)器、或這種調(diào)制解調(diào)器內(nèi)或用于這種調(diào)制解調(diào)器的芯片、或 電信網(wǎng)絡(luò)的裝置。在圖4中詳細(xì)說明了以下實(shí)施例。
利用軟件生成隨機(jī)數(shù)，框16 "創(chuàng)建噪聲，，。在硬件中可以生成白
噪聲。對(duì)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行過濾直到得到預(yù)定頻譜密度。所生成的隨機(jī)數(shù)各 自表示一個(gè)頻率分量。通過調(diào)整復(fù)數(shù)的幅度來執(zhí)行得到預(yù)定頻 譜
密度的必要處理，之后進(jìn)行IFFT處理，從而產(chǎn)生期望噪聲信號(hào)。執(zhí) 行這種方法的另 一種方式是生成表示各頻率分量相位的隨機(jī)數(shù)，并在 其后復(fù)數(shù)的幅度被配置為近似于或等于預(yù)定頻譜密度。
為得到對(duì)時(shí)域特性的影響或控制，進(jìn)行框13 "幅度形狀"的處理。 圖5示意了選擇幅度失真(變換)函數(shù)Q(x)來放大信號(hào)中的高幅度峰 值或信號(hào)音。如以上針對(duì)公式(1-7)所述的，可以從信號(hào)的實(shí)際幅 度分布函數(shù)和預(yù)定幅度分布函數(shù)重構(gòu)非線性變換函數(shù)Q(x)。
在圖4的框14 "頻率形狀"中，改進(jìn)了信號(hào)的頻域特性。通過用 (中間)信號(hào)的預(yù)定頻譜密度與測(cè)量頻譜密度進(jìn)行比較(除)得到校 正頻率曲線。在后續(xù)對(duì)FFT函數(shù)的巻積中描述的最佳模式實(shí)施例中給 出其例示。
在圖4的流程[4]中，就象圖2中流程[2]—樣，再次示意了上文詳 細(xì)描述的步驟的迭代過程如何可以導(dǎo)致用于通信系統(tǒng)之上或之中的 最終進(jìn)一步改進(jìn)。執(zhí)行迭代過程，直到得到預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
如上所述，通過根據(jù)本發(fā)明的方法，利用諸如減損發(fā)生器8的裝 置，可以生成表示串音噪聲和干擾噪聲的信號(hào)，見圖1，其中的減損 發(fā)生器可被配置為提供由串音噪聲信號(hào)和干擾噪聲信號(hào)構(gòu)成的信號(hào)， 同時(shí)如果需要，可以在要提供的輸出信號(hào)中加入其它信號(hào)分量。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以有利地將要提供的信號(hào)作為時(shí)域中的 第六組數(shù)字提供，例如數(shù)字陣列。
圖6在流程類型的圖中示意了運(yùn)行在個(gè)人計(jì)算機(jī)20上的本發(fā)明的例示實(shí)施例。被稱為SPOCS的框21生成減損噪聲，它包括框22 "白噪聲"、FFT提供的框23 "頻譜整形，，、IFFT從框23的輸出 產(chǎn)生的框24 "期望噪聲信號(hào)"，框24的結(jié)果信號(hào)被存儲(chǔ)在AWG卡 25中。在串音情況中，即框26，建立噪聲PSD (功率頻譜密度)， 框27,由框23對(duì)噪聲PSD進(jìn)一步處理。
下文公開了本發(fā)明的一組指令的最佳模式實(shí)施例。下文給出的代 碼在MATLAB環(huán)境下編譯。％符號(hào)后面給出了關(guān)于代碼功能的注釋。 對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，所提供的代碼是不解自明的。
圖7-9示意了通過最佳模式實(shí)施例得到的結(jié)果。圖8示意了生 成噪聲樣本以及噪聲分布的PSD的頻鐠曲線。圖9示意了生成噪聲樣 本在時(shí)域中的曲線。圖10示意了生成噪聲樣本的分布函數(shù)曲線。圖 11示意了生成噪聲樣本的累積分布函數(shù)曲線。圖7示意了圖形用戶界 面以及AWG控制的設(shè)置。函數(shù)DemoImpah2;
—-一~~~—*~*—----------"——-------■~—--------------一-———
% DemoImpair2
% Matlab編程語(yǔ)音編寫的代碼，演示了減損發(fā)生器的基本算法。 %
% 所演示的算法全面控制預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，例如
o/。 -在用連續(xù)頻鐠產(chǎn)生噪聲時(shí)的頻域和時(shí)域特性(幅度；概率分布)
% -在用離散頻諉生成噪聲時(shí)的栽波幅度、載頻、調(diào)制深度和調(diào)制
% 寬度
% 獨(dú)立計(jì)算兩種類型的噪聲，并且在時(shí)域中作為數(shù)字陣列表示。
% 可以通過增加這些陣列元素的方式同時(shí)得到兩種類型的噪聲。
%
%
%
%
% (c) 2000-2001 KPN Research;
%
%演示函數(shù)
% DemoXtalkNoise -表示產(chǎn)生連續(xù)噪聲的過程
% DemoIngressNoise -表示產(chǎn)生離散噪聲的過程 %
%主函數(shù)噪聲被表示為隨機(jī)數(shù)陣列
DefineShape-初始化所有用戶可定義參數(shù)
%CreateNoiseCont-產(chǎn)生連續(xù)噪聲
0/0CreateNoiseDiscr_Fast-產(chǎn)生離散噪聲，快速算法
%CreateNoiseDiscr一Slow-產(chǎn)生離散噪聲，慢速算法
%FrequencyShape-修改連續(xù)噪聲的頻譜密度
% %AmplitudeShape-修改連續(xù)噪聲的幅度分布%支持函數(shù) % CalcSpec CalcNBSV%% % % %CalcCrest CalcDistrib CalcCumDistrib CalcSmooth-計(jì)算噪聲的頻諮密度 -計(jì)算噪聲的窄帶信號(hào)電壓-計(jì)算噪聲的波峰因數(shù) -計(jì)算噪聲的概率分布 -計(jì)算噪聲的累積分布-平滑頻譜，如在實(shí)際頻譜分析儀中那樣CalcEnhancedGaussDistribution -近高斯分布的示例 CalcDemodulation -計(jì)算載波上調(diào)制的噪聲Shape-DefineShape;D咖oXtalkNoise(Shape);De邁oIngr6SsNoise(Shape);%-ftmction [U,t]-DemoXtalkNoise(Sliape); %------------------------------------------%演示用連續(xù)頻譜生成噪聲 %如對(duì)于串音測(cè)試 R - Sh鄰e.R; CF_min = Shape.Xtallc.CF-min; [U，t]-CreateNoiseCont(Shape); plot(t，U);[X，f]-CalcSpec(U,t); [X,f]-CalcSpec(U,t); [P,u]-CalcCumDistrib(U);%U-AmplitudeShape(U，SIiape); plot(t,U);title('Xtalk method l'); shg; pause titl6('Xtalkmethod l'); shg; p如ss pbt(f'dBm(X，R)); tUk('X;talk method shg; pause plot(u,P); titleCXtalk method shg; pausetttle('Xtalk method 2'); shg; pause22[X,f]-CalcSpec(U，t); plot(f，X) titleOXtalk method 2'); shg; p犯se[X,f]-CalcSpe柳)； plot(f;dBm(X^)); title('Xtalk method 2'); shg; pause[P,u]-CalcCumDistrib(U); plot&P); title^Xtalk method 2'); shg; pauseo/0U-FrequencyShape(U，Shape); plot(t U); tttle('Xtalk method 3'); shg; pause[X，q-CalcSpec(U,O; plot(《X); title('Xtal]c method 3'); shg; pause[X，f]-CalcSpec(U,t〉； plot(《dBm(X,R)); title('Xtalk method 3'); shg; pause[P，uj-CalcCumDistrib(U); plot(u,P); title('Xtalk method 3'); shg; pause%fori-2:10U-AmplitudeShape(U，Shape);U-Freq咖cyShape(U，Sliape);tX，fKMcSpec(U,t);%if CalcCrest(U)〉CF一minj break; end; end;[P,u]-CalcCumDistrib(U);plot(t,U); title(';Xtalk method 4'); shg; %暫停plot(f,dBm(X,R)); title(，Xtalk method 4'); shg; %暫停 plot(u，P); title(';Xta!k method 4'); shg; %暫停function [U，t]鬥DemoIngressNoise(Shape);%演示用離散頻譜生成噪聲，如對(duì)于干擾測(cè)試 R-Shapa,R;[U，t]-CreateNoiseDiscr一Fast(Shape);0/0[U，t]=CreateNoiseDiscr_Slow(Shape); %給出同 一結(jié)果 [X，f]-CalcNBSV(U，t); pbt汰dBm(X,R)); tMe('Ingress method'); shg; pause forToneNr=[l:2][Uac，Uac—咖]-CalcDe咖dulation(U,t,Shape,ToneNr); plot(^Uac); title('demodulated ingress noise of one canier'); shg; pause [P,u]-CalcDistrib(Uac/Uac一nns); pot(u,P); title('distribution of d咖od加ise); shg; pause end;%-fonction [Shape] = DefineShape;%創(chuàng)建應(yīng)該生成的噪聲的噪聲分布，按照 % -頻譜密度(本例示中實(shí)際上是矩形) % -概率分布(本例示中是近高斯分布) % -信號(hào)音和調(diào)制 % 以伏特每平方根赫茲為單位的頻譜Fmax=4E6; F1-300E3; Fh=700E3; N-2A18; R-135;%期望波峰因數(shù) cf一min-5.1; %期望波峰因數(shù) tn-N/2; %Shape.N-N; Shape,m=m; Shape.dF- Fmax7(邁-1); Shape,dT^ l/(N*Shaj>e.dF); Shape.R-R;%定義串音噪聲目標(biāo)(頻譜密度&幅度分布) Shape.Xtallcfreq -[Oan-l], * Shape.dF;%時(shí)間取樣數(shù) %頻率取樣數(shù) %頻率間隔 %時(shí)間間隔 %期望噪聲源的阻抗Shape,Xtalk.spec-(Shape.XtaIk.freq>pFl).*(Shape.XtalIc.freq<=Fli)*(l/300); Shape.Xtalk.DistU - 0'.cfil000:cf;Shape.XtallcDistP - CalcEnhancedGaussDistribution(Shape.Xtalk.DistU, 0/0PShape.Xtalk<CF_min=c^jmin;%定義干擾噪聲目標(biāo)(RFI音)P_dBm -[-70;-50;-60;-60; 40;-60;-60;40;-70;-40]; % dBm @ 135 ohm P-(10).A(P—dBW10)"E-3;Shape.Ingress.ToneU=s￡[rt(P*135); %U-sqrt(P*R);有效值Sh鄰e.Ingress.ToneF -[99;207;333;387;531 ;603;711 ;801 ;909;訴1 J*IE3; Shape.Ingress.ModDepth - 0.32*ones(10,l);%=mod index > 0.8， at CF>2.5 ) Shape.Ingress.ModWidth - 2*4.5E3*ones(10,l);-10 kHz.. +10 kHz)%-----------------------------------------------------------fimction〖U,t〗=.CreateNoiseCont(Shape);%---------------------------------一-------------------------------n/o創(chuàng)建噪聲電壓U(t),具有預(yù)定頻域特性(頻鐠)，但具有無(wú)控制的時(shí)域特性 %(分布)N - Shape.N; %要產(chǎn)生的取樣數(shù)%U = rand(N,l); %均勻分布的白噪聲U - randn(N, 1》 o/ 高斯分布的白噪聲U-FrequencyShape(U,Shape); %整形噪聲t-[O:N-l]'* Shape.dT; %相關(guān)時(shí)間軸%------------------------------------------------------------------------------------fimction [U，t〗=Cr幼teNoiseDiscr一Fast(Shape);%--------------------------------------------------------------------------------0/o創(chuàng)建電壓U(t),具有AM已調(diào)載波(RFI音)；每個(gè)具有單獨(dú)的預(yù)定頻率、 %幅度、調(diào)制寬度以及調(diào)制深度。%每個(gè)載波音下邊帶的隨機(jī)相位;故鏡像，以將任意QAM調(diào)制轉(zhuǎn)換到 % (不是鏡像為)更嚴(yán)格的AM調(diào)制(全鏡像)干擾噪聲信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)的分量， o/Q但是它在(偽隨機(jī))串音噪聲信號(hào)的情況下指的是頻譜密度%計(jì)算時(shí)間隨著取樣數(shù)量大約線性增長(zhǎng)%全部計(jì)算時(shí)間中的大約80 %由反傅里葉變換造成N-Shape.N; %取樣數(shù)量 邁=Shape.ip; °/。該數(shù)量的 一 半Nc=n>mMJ(Shape.Ingress,ToneF/Shape.dF)+l; %載頻的指數(shù)(只有正) Nm=round(Shape.Ingress,ModWidth/Shape.dF/2); %調(diào)制次數(shù)%分量Xc=0.5*Shape.Ingress.ToneU; %載波幅度的幅度Xm-Shape.Ingress.ModD鄰th，Xc./sqrt("Nm);%調(diào)制頻帶的幅度X=zeros(N，l);Xc=Xc.*exp(j* 1000*rand(size(Xc))); Xcc=(Xa*Xc),/abs(Xc.*Xc); for lc= 1 :length(Nc) Nmp-Nc(k)+[l:Nm柳Xmp-Xm(k).*exp(j*1000*rand(size(Nmp))); Xmn=conj(Xmp)*Xcc(k); X(Nrap)-Xmp; X(Nran)-Xmn; end;X(Nc)-Xc;攀.-1 :m+2)-coiy(X(2:cea(m)));%初始化 %隨機(jī)載波相位%對(duì)于所有已調(diào)載波，進(jìn)行:0/。定位上邊帶%頻率%定位上邊帶 %頻率0/。創(chuàng)建上邊帶0/。鏡像下邊帶 %插入上邊帶 %插入下邊帶%#入所有載波 n/o附加頻i昝% (負(fù)頻率)t-Shape.dT*
'%U=real(iffi(X))*N; U-rea卿X));o/。變換到時(shí)域%變換到時(shí)域。/o (快了 10%)%相關(guān)時(shí)間軸function [U，t〗- CreateNoiseDiscr_Slow(Shape);。/o創(chuàng)建電壓U(t)，具有預(yù)定頻率上的RFI音、幅度和調(diào)制寬度以及調(diào)制o/o深度?！?0本算法是直接的，非常低效的，并且只用于演示%可以證明CreateNoiseDiscr—Fast返回相同的結(jié)果%---------------------------------------------------------N = Shape.N; %要生成的取樣數(shù)量 .m = Sh鄰e.m; fKO:N-l]' * Shape.dF; M0:N-1]' * Shape.dT;Fc-Shape.Ingress.ToneF; %載波頻率列表Fc=Shape.dF * round(Fe/Shape.dF); %強(qiáng)制整數(shù)周期 %for k=l :length(Shap^Ingress,ToneF);% —產(chǎn)生噪聲調(diào)整，具有U_avg=0并且U_rms-1 Nm巧ound(Shape,Ingress.ModWidfh(k)/Shape,dF/2); XnO-([l :N]<-(Nm+!))，； ％形狀調(diào)制噪聲幅度Xn -XnO.*exp(j*1000*rand(N,l)); 。/o形狀調(diào)制""喿聲相位 Xn(l)-O; 0/n消去DC分量 Xn(N:-l :m+2)-conj(Xn(2:ceil(m))); %附加頻譜(負(fù)頻率)27Noise-real(iffiQCn)); %變換到時(shí)域Noise-Noise/sqrt(sum(Noise.*Noise)/N); %強(qiáng)制rms=1 %—執(zhí)行調(diào)制Carrier - Shape.Ingress.ToneU(k) * cos(2*pi*Fc(k)*t+l 000*rand); Modulate = Shape.Ingress.ModDepth(k) * Noise; U - U + Carrier ， (1 + Modulate); end;fiinction [U] eFrequ咖yShape(U，Shape)%-----------------------------------------------------%重新整形取樣U的頻譜，如目標(biāo)形狀指定的 %輸入% U: 取樣的連續(xù)值 % Fs: 取樣頻率% 頻譜 期望PSD(以伏特每平方根赫茲為單位) %—-------------------------------------------tn-length(Shape,Xtalk鄰ec); %m-N/2 t= [O:N-l，Shape.dT;%執(zhí)行頻率調(diào)整Scaling = Shape.Xtalk鄰ec./ CaIcSpec(U，t);X-仿(U); 。/n變換到頻域X(l)-0; W消去DC分量X(2:m+1) -X(2:m+1).* Scaling; %調(diào)整頻譜(正頻率)X(N:-l:m+2>conj(X(2:ceil(m))); %附加頻譜(負(fù)頻率)U-real(ifft(X)); %變換到時(shí)域flinction [U] - AmpIitudeShape(U,Shape)%整形.%結(jié)果是U(t)-Q(U(t》 %%令FF為取樣的實(shí)際累積分布函數(shù)，以及 %令GG為期望累積分布函數(shù)， %則給出的失真函數(shù)為 % Q(x)-(3G^-l)FF(x)%---------------------------- --------------------------------------------UO=sqrt(sum(U.*U)/lengih(U)); %縮放因子(用于標(biāo)準(zhǔn)化)0/o計(jì)算失真函數(shù)Q[DistPl，DistU]- CalcC咖Distrib(U/UO); %實(shí)際分布Q - interpl(Shape.XtalkX)istP， Shape.Xtalk.DistU, DistPl); %失真函數(shù) U - UO *inteipl(DistUl，Q,abs(U/UO)) .* sign(U); %執(zhí)行失真°/。 plot(DistUl，Q); shg; %暫停fonetion [X，f] = CalcSpec(U,t);%----------------------------%當(dāng)要在指定分辨率帶寬上'測(cè)量，時(shí)，計(jì)算信號(hào)的頻譜密度 %RBW-1E3; c/ftRBw : U的頻譜的期望分辨率 N = length(U);m-N/2;dT = t(2)-t(l); %時(shí)間間隔dF = 1/dT/N; 。/。頻率間隔f=
'*dF; %所有正頻率X-fftOJ)*dT; %到頻域X-abs(X(2加+l》；X = sqrt(CalcSmooth(X,X^ f， RBW));%無(wú)DC并且無(wú)負(fù)頻率%在整個(gè)帶寬RBW上對(duì)它進(jìn)行平均0/0-ftmction py] = CalcNBSV(U，t);0/o當(dāng)要在指定分辨率帶寬上'測(cè)量，時(shí)，計(jì)算信號(hào)的頻譜密度%RBW-1E3; %RBW: N = lengtti(U^m=N/2;dT-t(2H(l); dF-l/dT/N; 卜
= CalcCres柳 %---------------------%計(jì)算信號(hào)U(t)的波峰因數(shù)，它是峰值除以rms值 %Urms = sqrt(s咖(U,2)/length(U)); Upeak -咖x(abs(U)); CF = Upeak/U加s;30function [F]-CalcEnhaneedGaussDistribution(x,CQ;%生成累積分布函數(shù)F(x),它被標(biāo)識(shí)為'增強(qiáng)高斯分布 %% Cf-波峰因數(shù) Alpha - le-3;Sigma = sqrt( (1十Alpha) - CfA2 * Alpha/3);x = x .* (x>0) .* ( x<Cf) + Cf * (jO喝；denominator=Alpha + ar^Cf(sqrt(2)*Sigma));F = 1 - (Alpha x/Cf + erf(x/(sqrt(2"Sigma)))/d咖minator;%-----------------------------------------------------function [DistP， DistU，P] - CalcDistrib(U)%計(jì)算信號(hào)11的幅度分布N-length(U);Nbins-100;[cumWn,xx] = hist(U，Nbins); dX=xx(3)-xx(2);DistP = cumbin(:)/N/dX; %強(qiáng)制sum(DistP) *dXDistU-xx(:);Unns-sqrt(suni(U,*U)/N);DistU-[DistUjDistU]; DistP-[DistP,P];fonction [DistP， DistU] - CalcCumDistrib(U)
%計(jì)算信號(hào)U的(向后)累積幅度分布 len -length(U);
Ueff - sqrt(sura(U .* U)/length(U》；
U =abs(U/Uef30; %一估計(jì)分布函數(shù)
Nbins min(f50，floor(len/10)]); [cumbin，xxl = hist(U,Nbins); BinWidth=xx(2) xx(l); DistU = xx - BinWidth/2; %偏移
for n = [Nbins-1 :-l:1；c咖bin(n) = cumbin(n)十c咖bin(n+l);加d DistP = cumbin/len;
<%---當(dāng)它們利用這個(gè)結(jié)果時(shí)，改進(jìn)其它程序的數(shù)值穩(wěn)定性 DistU * [ 0 ， DistU(2:end)]; %從x=0開始
DistP - [DistP, 1/len];
DistU[DistU,xx(Nbins) + 0.999 *BinWidth/2]; %增加最終(信號(hào))點(diǎn) DistPs[DistP, le>100];
DistU -DistU,xx(Nbins) + (1.001) * BinWidth/2]; %因數(shù)1.001得到穩(wěn)定性
%-----------------------.---------------------------------------
function [PSD，freq]^CalcSmooa(PSD，fteq,RBW)
%-------------------------------------------------------------------------
%模擬實(shí)際頻譜分析儀，具有有限分辨率的帶寬以及高斯整形帶通濾波器 o/0 PSD ="功率頻譜密度"，它是"頻"i普密度"的去平方(de square), %單位為伏特每平方赫茲
%-------------------------------------------------------------------------
N-length(PSD);df=freq(2)-freq(l); br-3*floor(RBW/dQ; factor-2*br+l; if (factor >1) ..ff-df*(-bnbr); ..mask = exp(-ff*,*RBWA2)); ..mask -邁ask/sum(mask); ..xhelp- [PSD;zeros(2化r，l)]; p = filter(mask,l,xhulp);
%智能巻積
0/。分辨率帶通濾波器的高斯掩蔽
%平滑間隔
PSD = yhelp(br+l:end-br); end;
function [U ac，Uac一rms]-CalcDemodulatiott(U,tjSliape，ToiieNr);
%解調(diào)已在離散噪聲的載波上調(diào)制的噪聲，只是為了演示，以證明離散噪聲
%滿足預(yù)定參數(shù)
%
%解調(diào)器利用同步檢測(cè)，不是鎖相的
。/o結(jié)果是全解調(diào)頻帶上的未知衰減
%通過測(cè)量DC電平進(jìn)行后向校正，并JL改大解調(diào)信號(hào)直到此DC電平被
%歸一化為l伏特
%
%證明:(psi未知) %
%令UrPcos(w*t+psi)*(l+Uac); % =用"l+Uac ，，調(diào)制載波
% Uc-cos(w*t); %=載波
% Ud=Urf*Uc; %=同步檢測(cè)信號(hào)
%
%則 Ud-l/2*(cos(psi+2*w*t)+cos(psi))*(l+Uac〉；% Ulf=cos(psi)/2*(l+Uac); 0/o Udc-cos(psi)/2; % Uac-(Ul麵c)-l; %------------------------------
o/。低通濾波之后 %-通過平均Ulf
N-Shape.N;
Fc=Shape.Ingress,ToiieF(T(meNr); Fc=Shape.dF * round(Fc/Shape.dF); ModWidth-Shape.Ingress,ModWidth(To加Nr); ModDepth-Shape.Ingress.ModDepth(ToneNr);
%選擇載頻 o乂強(qiáng)制整數(shù)周期
Ud=U.*cos(2*pi*Fc*t); %已調(diào)栽波的同步檢測(cè)
Nm=round(U*ModWidth/Shape.dF/2);%計(jì)算濾波頻率 mask-zeros(N,l); mask([l:Nm, N-Nm:Nl)-l; %創(chuàng)建濾波器 Ulf=real(iffi(ffi(Ud〉.*mask〉)； ％執(zhí)行低通濾波
Udc-sum(Ulf)/N; %找到未歸 一化DC電平
Uac=Uimjdc"l; %歸一化整個(gè)電平，并且去掉DC
%
Uac—rras-sqrt(sum(Uac.*lMc/N)); %必須等于ModDepth ,因?yàn)閁dc=l Scale-Uacjms/ModDepth; %必須為"1"
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括處理單元、存儲(chǔ)單元以及任意波形發(fā)生器單元，其中所述處理單元包括第一信號(hào)表示單元，用于表示第一信號(hào)，所述第一信號(hào)包括多個(gè)頻率分量，每個(gè)頻率分量具有頻譜幅度特性和相位特性，頻譜特性配置單元，用于通過根據(jù)所述或每種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)配置所述頻譜幅度特性并配置隨機(jī)相位特性來處理所述表示的第一信號(hào)，以及信號(hào)變換單元，將所述已處理的所表示第一信號(hào)從頻域變換到時(shí)域，所述存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)所述信號(hào)變換單元的輸出，以及所述任意波形發(fā)生器單元用于根據(jù)所述信號(hào)變換單元或所述存儲(chǔ)單元的輸出產(chǎn)生信號(hào)。
2. —種系統(tǒng)，包括第一和第二調(diào)制解調(diào)器單元；在第 一和第二調(diào)制解調(diào)器單元之間耦合的電纜單元；第一信號(hào)表示單元，用于表示第一信號(hào)，所述第一信號(hào)包括多個(gè)頻率分量，每個(gè)頻率分量具有頻譜幅度特性和相位特性；頻語(yǔ)特性配置單元，通過根據(jù)所述或每種預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)配置所述頻諉幅度特性并配置隨機(jī)相位特性來處理所述表示的第 一信號(hào)；信號(hào)變換單元，將所述已處理的所表示第一信號(hào)從頻域變換到時(shí)域；存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)所述信號(hào)變換單元的輸出，任意波形發(fā)生器單元，用于根據(jù)所述信號(hào)變換單元或所述存儲(chǔ)單元的輸出產(chǎn)生信號(hào)，以及處理器單元，其中為了進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量和/或監(jiān)控，所述處理器單元^皮配置為控制所述調(diào)制解調(diào)器單元、電纜單元、第一信號(hào)表示單元、頻"^普特性配置單元、信號(hào)變換單元、存儲(chǔ)單元以及任意波形發(fā)生器單元。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所迷系統(tǒng)是一種電信系統(tǒng)。
全文摘要
這里公開了一種具有預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并用于通信系統(tǒng)的信號(hào)，一種生成這種信號(hào)的方法和系統(tǒng)，一種利用這種信號(hào)測(cè)試通信系統(tǒng)操作的方法以及配置為運(yùn)用這種方法的(電信)通信系統(tǒng)。用于生成具有預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的方法包括以下步驟表示第一信號(hào)(10)，所述第一信號(hào)具有多個(gè)頻率分量，每個(gè)頻率分量具有頻譜幅度性質(zhì)和相位性質(zhì)，以及通過配置(11)信號(hào)的頻譜幅度性質(zhì)來處理所表示信號(hào)，以及通過根據(jù)預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)配置(11)信號(hào)的頻譜幅度性質(zhì)來處理所表示信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B17/00GK101674172SQ20091014543
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2001年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月7日
發(fā)明者B·M·范登霍伊維爾, R·F·M·范登布林克 申請(qǐng)人:荷蘭應(yīng)用自然科學(xué)研究組織