專利名稱：確定網(wǎng)絡(luò)通信連接用的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定網(wǎng)絡(luò)通信連接用的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的方法和系統(tǒng)，在該方法和系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間有網(wǎng)絡(luò)通信連接的物理長度是已知的。特別是該方法涉及基于銅線線路的網(wǎng)絡(luò)。
傳統(tǒng)的電話網(wǎng)業(yè)務(wù)、也稱為POTS(普通老式電話業(yè)務(wù))，通常通過互相紐絞的和稱為紐絞線對的銅線連接家庭和具有電話網(wǎng)運(yùn)營商的饋電分站的小企業(yè)。原本采用這種方式來保證模擬信號(hào)、特別是伴音和語音的傳輸。但是，這些要求以后隨著因特網(wǎng)的出現(xiàn)而變化，并且改變了與此相連的數(shù)據(jù)流，并且在今天由于需要在家庭和/或辦公室可用實(shí)時(shí)和多媒體進(jìn)行工作，這些要求就變化更迅猛了。
數(shù)據(jù)網(wǎng)、譬如內(nèi)部網(wǎng)和因特網(wǎng)更強(qiáng)烈地以所謂的共享媒體、也即面向分組的LAN(局域網(wǎng))或WAN(廣域網(wǎng))技術(shù)為基礎(chǔ)，不僅用于交換機(jī)和網(wǎng)關(guān)(Switches und Gates)之間的寬帶干線，而且也用于帶寬窄的本地網(wǎng)絡(luò)通信連接。使用分組管理系統(tǒng)如橋或路由器已廣泛地流行，以便將本地的LAN網(wǎng)與因特網(wǎng)連接。在此，因特網(wǎng)路由器必須有能力在基于不同的協(xié)議的情況下、譬如IP(因特網(wǎng)協(xié)議)、IPX(因特網(wǎng)分組交換)、DECNET、AppleTALK、OSI(開放系統(tǒng)互連)、SNA(IBM的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu))等等，相應(yīng)地可傳輸分組。這種網(wǎng)絡(luò)為能在世界范圍分配分組所出現(xiàn)的復(fù)雜性，不僅對業(yè)務(wù)的供應(yīng)商而且對所需硬件的制造商都是一種挑戰(zhàn)。
常用的LAN系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳送率約100Mbps時(shí)工作相當(dāng)好。超過100Mbps的數(shù)據(jù)傳送率時(shí)，在今天的大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)中，為管理帶寬的分配和用戶訪問的分配，網(wǎng)絡(luò)管理器資源，如分組交換機(jī)就不夠用了。當(dāng)然，長期以來已認(rèn)識(shí)到特別在短期的傳輸高峰時(shí)傳輸數(shù)字信息的基于分組交換的網(wǎng)絡(luò)的可用性。這種網(wǎng)絡(luò)通常為點(diǎn)-對-點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其中分組從一個(gè)單個(gè)的發(fā)送方傳送到一個(gè)唯一的接收機(jī)，方式是通過使每個(gè)分組都至少包括宿主地址。對此典型的例子是一個(gè)IP數(shù)據(jù)分組的已知的IP報(bào)頭。網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)分組的反應(yīng)是進(jìn)行處理，方式是通過它傳送分組到所分配的報(bào)頭的地址。對此，也可使用基于分組的網(wǎng)絡(luò)傳輸需要連續(xù)的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)類型、譬如具有高質(zhì)量的伴音或音頻傳輸或視頻傳輸。商業(yè)上使用網(wǎng)絡(luò)也特別希望同時(shí)將基于分組的傳輸傳到多個(gè)端點(diǎn)是可能的。對此有一個(gè)例子就是所謂的傳輸視頻數(shù)據(jù)或音頻數(shù)據(jù)的分組廣播。由此，可實(shí)現(xiàn)所謂的付費(fèi)電視、也即通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行付費(fèi)的廣播傳輸視頻數(shù)據(jù)。
在下一代應(yīng)用中，譬如以其對任何時(shí)刻都必須保證的帶寬的大得多的需求的實(shí)時(shí)應(yīng)用和多媒體應(yīng)用中，面向分組的網(wǎng)絡(luò)卻面臨著其極限。這樣，下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有動(dòng)態(tài)地重新配置該網(wǎng)絡(luò)的可能性，以便可始終給用戶保證有一個(gè)所要求的或統(tǒng)一的QoS參數(shù)(業(yè)務(wù)質(zhì)量)的預(yù)定的帶寬。這種QoS包括譬如在所有可能的終端系統(tǒng)之間的存取保證、存取性能、容錯(cuò)、數(shù)據(jù)安全等等。在此，新技術(shù)譬如ATM(異步傳輸模式)應(yīng)當(dāng)幫助在網(wǎng)絡(luò)長期發(fā)展中建立專用內(nèi)部網(wǎng)以及公共因特網(wǎng)所需的前提條件。這種技術(shù)預(yù)示著產(chǎn)生一種經(jīng)濟(jì)的和標(biāo)定的解決方案用于這種借助QoS參數(shù)保障的高性能的通信連接。
未來系統(tǒng)的變化也特別涉及到數(shù)據(jù)流。在今天，通常數(shù)據(jù)流以服務(wù)器-客戶機(jī)-模型為基礎(chǔ)，也即數(shù)據(jù)由許多客戶機(jī)傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，或從一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器傳輸回來。客戶機(jī)通常不建立直接的數(shù)據(jù)通信連接，而是它們通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器彼此通信。此外，這種類型的通信連接也具有其位值(Stellenwert)。盡管如此，可以預(yù)期以對等關(guān)系傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集在將來會(huì)大大增加。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)，為滿足需求將確實(shí)是一種分散的結(jié)構(gòu)，在該分散的結(jié)構(gòu)中所有系統(tǒng)不僅作為服務(wù)器而且作為客戶機(jī)起作用，所以數(shù)據(jù)流通過對等關(guān)系的通信連接在增加。由此，網(wǎng)絡(luò)必須建立更多地直接通信連接通各個(gè)同級(jí)設(shè)備，其中譬如臺(tái)式計(jì)算機(jī)通過干線因特網(wǎng)直接連接。
由此很清楚，保證用戶有可預(yù)定的QoS參數(shù)和大的帶寬將隨著未來的應(yīng)用而變得越來越重要。
為向終端用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，特別使用傳統(tǒng)的公用電話網(wǎng)(PSTN公共交換電話網(wǎng)和/或PLMN公眾陸地移動(dòng)通信網(wǎng))，該傳統(tǒng)的公用電話網(wǎng)原本設(shè)計(jì)的就是進(jìn)行純聲音傳輸，并且不傳輸這種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集。在此，當(dāng)確定了電話業(yè)務(wù)的供應(yīng)商或提供商可向用戶保證QoS參數(shù)時(shí)，所謂的“最后里程”起決定性的作用。在公用電話網(wǎng)最后的分配站與終端用戶之間的線段稱為最后的里程。最后的里程極少由高效的光纖構(gòu)成，而大多以通常敷設(shè)的銅線電纜如0.4mm或0.6mm芯徑的電纜為基礎(chǔ)。此外。電纜不是到處都深埋地下成為受保護(hù)的埋地線結(jié)構(gòu)，而是也由架設(shè)在電線桿上的地上電線構(gòu)成以及諸如此類。由此形成附加干擾。
確定最大QoS參數(shù)時(shí)的另一個(gè)問題是所謂的串音難題。在將信號(hào)調(diào)制到線路上時(shí)，譬如從終端用戶到電話網(wǎng)運(yùn)營商的分配站以及相反的情況都會(huì)出現(xiàn)這樣的問題。為調(diào)制數(shù)字信號(hào)，在現(xiàn)有技術(shù)中已知采用譬如xDSL(數(shù)字用戶線)技術(shù)，如ADSL(非對稱數(shù)字用戶線)、SDSL(對稱數(shù)字用戶線)、HDSL(高數(shù)據(jù)率DSL)、或VDSL(甚高速數(shù)字用戶線)。所提到的串音是調(diào)制數(shù)據(jù)通過銅纜時(shí)出現(xiàn)的物理現(xiàn)象。在一根銅纜內(nèi)的相鄰的銅纜線通過電磁交變作用以成對的方式得到由調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)生的分信號(hào)。這導(dǎo)致多個(gè)在相鄰的導(dǎo)線上傳輸?shù)膞DSL調(diào)制解調(diào)器彼此干擾。應(yīng)區(qū)分近端串音(Next)和遠(yuǎn)端串音(FEXT)，近端串音(Next)說明在一端的發(fā)射機(jī)的信號(hào)對同一端的接收機(jī)的信號(hào)產(chǎn)生的非人為造成的信號(hào)耦合，遠(yuǎn)端串音(FEXT)說明傳輸?shù)狡渌说慕邮諜C(jī)上時(shí)信號(hào)產(chǎn)生的非人為造成的耦合，其中信號(hào)在傳輸時(shí)耦合到相鄰銅對絞線的信號(hào)上，并且在接收機(jī)作為噪聲出現(xiàn)。
盡管今天對xDSL串音的許多研究是可供使用的，譬如文獻(xiàn)TR101830，2000年9月，ETSI(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì))出版的“關(guān)于金屬接入網(wǎng)的頻譜管理；第一部分定義和信號(hào)文庫”，但是由于串音現(xiàn)象的復(fù)雜性和剩余的噪聲參數(shù)的復(fù)雜性，為在網(wǎng)絡(luò)中對所確定的終端用戶確定QoS參數(shù)，現(xiàn)在只有一些使用不多、技術(shù)上人工操作簡單且便宜的輔助裝置。在現(xiàn)有技術(shù)中，由不同的公司如Acterna公司(WGSLK-11/12/22，Eningenu.A.，)、特倫德(Trend)通信公司(LT2000線性測試器，www，trendcomms.com，英國白金漢希爾)等等，建議采用遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)。在此，借助遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)通過直接測量確定經(jīng)過最后里程的最大傳送率在一個(gè)電話網(wǎng)運(yùn)營商(譬如在瑞士有幾千個(gè))的每個(gè)本地分配站上都安裝一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器。借助該數(shù)字信號(hào)處理器可進(jìn)行所謂的“單端測量”，因?yàn)橛脩粼谧詈罄锍痰牧硪欢藷o須安裝設(shè)備。但是，所述的測量借助“雙端測量”原則上也是可能的。但是在此卻必須在線路的兩端安裝測量設(shè)備。
然而，現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是由于在每個(gè)本地的分配站必須安裝遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)其中造成成本高和測量時(shí)不能確切知道測量不準(zhǔn)確性或不知道誤差等，因?yàn)闇y量只能單端進(jìn)行并且為確定誤差必須在兩端測量?？墒沁M(jìn)行兩端測量無論從既耗費(fèi)人力和耗時(shí)，還是從費(fèi)錢上都是不可行的。同樣，在現(xiàn)有技術(shù)中，以其硬件或軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算或預(yù)測網(wǎng)絡(luò)通信連接的最大可能的比特率缺少各種算法。在數(shù)量很少的中心分配站安裝遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)代替本地終端分配站，表明測量帶有如此大的不準(zhǔn)確性，以致于為確定最大可能的數(shù)據(jù)通過率，不適合測量到一個(gè)終端用戶的確定的線路。
本發(fā)明的一個(gè)任務(wù)是建議采用一種新方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以確定網(wǎng)絡(luò)通信連接的、不具有上述缺點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。特別是要能為所確定的用戶或網(wǎng)絡(luò)通信終端，快速靈活地確定所述的安全系數(shù)和/或最大比特率，無須作出技術(shù)上、人員上和財(cái)政上的過度的耗費(fèi)。
按照本發(fā)明，特別可通過獨(dú)立權(quán)利要求的部分達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。此外，其它優(yōu)選的實(shí)施方案可由從屬權(quán)利要求和說明中給出。
特別是通過本發(fā)明采用以下方式來達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，即為確定用于網(wǎng)絡(luò)通信連接的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)，其中在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間有一個(gè)需確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接的物理長度是已知的，功率譜在依賴于可能的調(diào)制解調(diào)器類型的傳輸頻率的情況下借助功率測量裝置測量，并且傳輸?shù)揭粋€(gè)計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，用該計(jì)算單元確定網(wǎng)絡(luò)通信連接的不同物理長度和電纜芯徑的衰減，并且在接收機(jī)上以衰減及功率譜為基礎(chǔ)，將有效信號(hào)強(qiáng)度在分配給相應(yīng)的物理長度和電纜芯徑(也即電纜芯的直徑)情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上的第一表中，噪聲電平在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接的相應(yīng)的物理長度和電纜芯徑情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上的第二表中，其中噪聲電平借助計(jì)算單元在至少依賴于串音參數(shù)和干擾源數(shù)量的情況下，以功率譜為基礎(chǔ)確定，計(jì)算單元借助高斯變換模塊，在基于不同的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和/或調(diào)制編碼的第一表內(nèi)的有效信號(hào)強(qiáng)度和第二表格內(nèi)的相應(yīng)的噪聲電平，來確定用于預(yù)定比特率的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)，并在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接的相應(yīng)的物理長度和電纜芯徑的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，計(jì)算單元借助至少一個(gè)或多個(gè)校正系數(shù)以所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)為基礎(chǔ)來確定有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)，并在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接的相應(yīng)的物理長度和電纜芯徑的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，其中校正系數(shù)包括一個(gè)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)與有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的平均差和/或包括一個(gè)用于校正均衡調(diào)諧的均衡系數(shù)，并且計(jì)算單元以所存儲(chǔ)的有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間需確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接的已知物理長度，來確定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信連接的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。本發(fā)明此外還有優(yōu)點(diǎn)，即所述的方法和系統(tǒng)第一次允許簡單快速地確定數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)，無須在此在技術(shù)上、人力上和時(shí)間上耗費(fèi)巨大。特別是借助所提到的校正來校正測量不準(zhǔn)確性，無須如在測量每個(gè)本地分配站中進(jìn)行遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)時(shí)和/或測量比特率時(shí)那樣，必須校正在測量時(shí)未準(zhǔn)確地知道測量不準(zhǔn)確性、或未知的誤差，那些誤差通過一端(單端)是很難估測的，因?yàn)橐_定誤差必須進(jìn)行兩端測量。如上所述，在此與現(xiàn)有技術(shù)相比，耗費(fèi)仍很小。這不僅適用于測量的實(shí)施，而且適用于必要裝置的安裝。
在改進(jìn)的實(shí)施方案中，在依賴于ADSL-和/或SDSL-和/或HDSL-和/或VDSL調(diào)制解調(diào)器類型的傳輸頻率情況下測量功率譜?？赡艿腟DSL調(diào)制解調(diào)器類型在此可包括至少一個(gè)G.991.2調(diào)制解調(diào)器類型和/或ADSL調(diào)制解調(diào)器類型包括至少一個(gè)G9.992.2調(diào)制解調(diào)器類型。借助高斯變換模塊可確定至少用于數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制為2B1Q(2二進(jìn)制、1四進(jìn)制)和/或CAP(無載波幅度/相位調(diào)制)和/或DMT(離散多頻音)和/或PAM(脈輻調(diào)制)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。還有，借助高斯變換模塊可確定至少用于格式結(jié)構(gòu)調(diào)制編碼的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。這個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案其中所具有的優(yōu)點(diǎn)是在xDSL調(diào)制解調(diào)器類型中，所提到的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和格式結(jié)構(gòu)調(diào)制編碼中都使用常用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)在市場上便于獲得，并且不僅在歐洲而且在美國等國家都廣泛應(yīng)用。
在另一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案中，校正系數(shù)表達(dá)有關(guān)物理長度和/或電纜芯徑的非線性關(guān)系，也即校正系數(shù)通過非線性函數(shù)譬如一個(gè)級(jí)數(shù)大于1的多項(xiàng)式函數(shù)表示。這個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案其中還具有的優(yōu)點(diǎn)是，用此可考慮和校正比用線性校正系數(shù)更復(fù)雜的關(guān)系。
另一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案包括一個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可直接裝在數(shù)字計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)，并且包括，當(dāng)所述的程序產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，用于執(zhí)行按照前述的改進(jìn)的實(shí)施方案步驟的軟件代碼段。這個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案具有的優(yōu)點(diǎn)是它允許本發(fā)明在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)可簡單地進(jìn)行人工操作和無須安裝大量設(shè)備就可使用。
特別是為確定網(wǎng)絡(luò)通信連接的比特率其中在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信連接的物理長度是已知的，在依賴于可能的調(diào)制解調(diào)器類型的傳輸頻率的情況下借助功率測量裝置測量功率譜，并且傳輸?shù)揭粋€(gè)計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，用所述的計(jì)算單元確定網(wǎng)絡(luò)通信連接的不同物理長度和電纜芯徑的衰減，并且在接收機(jī)上，以衰減及功率譜為基礎(chǔ)將有效的信號(hào)強(qiáng)度在分配給相應(yīng)的物理長度和電纜芯徑的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體的第一個(gè)表中，噪聲電平在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接的相應(yīng)的物理長度和電纜芯徑的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上的第二個(gè)表中，其中借助計(jì)算單元在至少依賴于串音參數(shù)和干擾源數(shù)量的情況下，以功率譜為基礎(chǔ)確定噪聲電平，借助高斯變換模塊計(jì)算單元在基于不同的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和/或調(diào)制編碼的第一表內(nèi)的有效信號(hào)強(qiáng)度和第二表內(nèi)的相應(yīng)的噪聲電平來確定用于預(yù)定的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的比特率，并在將該比特率在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接的相應(yīng)的物理長度和電纜芯徑情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，計(jì)算單元借助至少一個(gè)或多個(gè)校正系數(shù)以所存儲(chǔ)的比特率為基礎(chǔ)來確定有效的比特率，并將該比特率在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接的相應(yīng)的物理長度和電纜芯徑的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，其中校正系數(shù)包括所存儲(chǔ)的比特率與有效的比特率的平均差，和/或包括一個(gè)用于校正均衡調(diào)諧的均衡系數(shù)，并且計(jì)算單元以所存儲(chǔ)的有效的比特率為基礎(chǔ)，根據(jù)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間應(yīng)確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接的已知物理長度，來確定用于相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信連接的比特率。這個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案其中具有的優(yōu)點(diǎn)，就是所述的方法和系統(tǒng)第一次允許簡單快速地確定比特率，無須在此在技術(shù)上、人力上和時(shí)間上耗費(fèi)巨大。特別是借助所提到的校正系數(shù)來校正不準(zhǔn)確性，無須如由遠(yuǎn)程測量系統(tǒng)在本地每個(gè)分配站上，測量數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)和/或比特率時(shí)那樣，必須在測量時(shí)校正未準(zhǔn)確地知道的、不同的不準(zhǔn)確性、或未知的誤差，那些誤差通過一端(單端)測量是很難估測的，因?yàn)橐_定誤差必須進(jìn)行兩端測量。
在改進(jìn)的實(shí)施方案中，在依賴于ADSL-和/或SDSL-和/或HDSL-和/或VDSL調(diào)制解調(diào)器類型的傳輸頻率情況下，測量功率譜?？赡艿腟DSL調(diào)制解調(diào)器類型在此可包括至少一個(gè)G.991.2調(diào)制解調(diào)器類型和/或ADSL調(diào)制解調(diào)器類型包括至少一個(gè)G.992.2調(diào)制解調(diào)器類型。借助高斯變換模塊可確定用于至少數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制2B1Q和/或CAP和/或DMT和/或PAM的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。還有，借助高斯變換模塊可確定用于至少為格式結(jié)構(gòu)調(diào)制編碼的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。這個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案其中所具有的優(yōu)點(diǎn)是在xDSL調(diào)制解調(diào)器類型中、所提到的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和格式結(jié)構(gòu)調(diào)制編碼中都使用常用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)在市場上便于獲得，并且不僅在歐洲而且在美國等國家都廣泛應(yīng)用。
在另一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案中，校正系數(shù)包括關(guān)于物理長度和/或電纜芯徑的非線性關(guān)系，也即校正系數(shù)可通過非線性函數(shù)譬如一個(gè)級(jí)數(shù)大于1的一個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)表示。這個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案其中還具有的優(yōu)點(diǎn)是，用此可考慮和校正比用線性校正系數(shù)更復(fù)雜的關(guān)系。
在另一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案中，借助高斯變換模塊確定用于3dB和9dB之間的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的比特率。這個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案其中還有優(yōu)點(diǎn)是，在3和9dB之間的范圍允許接收滿足最大要求的QoS參數(shù)。特別是所述的在3和9dB之間數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的范圍允許其它的QoS參數(shù)的比特率達(dá)到最佳化。
在另一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案中，借助高斯變換模塊確定用于數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)為6dB的比特率。這個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案其中還有相同的優(yōu)點(diǎn)，如前面所述改進(jìn)的實(shí)施方案那樣。特別是如上述那樣，6dB的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)允許其它的QoS參數(shù)比特率達(dá)到最佳化。
又另一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案包括一個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可直接裝在數(shù)字計(jì)算機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)，還包括當(dāng)所述的程序產(chǎn)品在一個(gè)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，用于執(zhí)行按照前述的改進(jìn)的實(shí)施方案的步驟的軟件代碼段。這個(gè)改進(jìn)的實(shí)施方案具有的優(yōu)點(diǎn)是它允許本發(fā)明在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)可簡單地進(jìn)行人工操作和無須安裝大量設(shè)備就可使用。
在此應(yīng)確認(rèn)，本發(fā)明除本發(fā)明所述的方法以外還涉及到實(shí)施該方法的系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
下面將結(jié)合實(shí)例說明本發(fā)明的改進(jìn)的實(shí)施方案。實(shí)施例通過下面的


。
圖1示出了一個(gè)方框圖，以方框圖形式示出了按照本發(fā)明所述的系統(tǒng)的改進(jìn)的實(shí)施方案的體系結(jié)構(gòu)，以確定具有發(fā)射機(jī)10和接收機(jī)11之間的所確定的物理長度13的網(wǎng)絡(luò)通信連接12的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)或比特率。
圖2以方框形式示出了與近端串音(Next)51的串音相互作用，該近端串音(Next)51說明了在一端發(fā)射機(jī)10的信號(hào)50與在同一端接收機(jī)11上的信號(hào)50進(jìn)行非人為造成的耦合，還示出了與遠(yuǎn)端串音(FEXT)52的串音相互作用，該遠(yuǎn)端串音(FEXT)52說明了在傳輸?shù)狡渌说慕邮諜C(jī)11時(shí)與信號(hào)50進(jìn)行非人為造成的耦合，其中信號(hào)50在傳輸時(shí)與相鄰的紐絞對銅線的信號(hào)50相耦合，并且信號(hào)50在接收機(jī)11上作為噪聲出現(xiàn)。
圖3以方框圖形式在依賴于ADSL調(diào)制解調(diào)器的傳輸速率(比特率)的情況下，示出了網(wǎng)絡(luò)通信連接的傳輸距離，如它用本發(fā)明所述的系統(tǒng)獲得那樣。在此，標(biāo)記號(hào)碼60和61標(biāo)示不同的噪聲環(huán)境。
圖4以方框圖形式示出了公用電話網(wǎng)(PSTN公用交換電話網(wǎng))的所謂的最后的里程，如它典型地處于通向家庭的終端用戶和通過公用電話網(wǎng)可達(dá)到的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間那樣。
圖1說明實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所使用的體系結(jié)構(gòu)。在采用所述的方法和系統(tǒng)確定網(wǎng)絡(luò)通信連接用的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)和/或比特率的這個(gè)實(shí)施例中，在發(fā)射機(jī)10和接收機(jī)11之間具有需確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接12的物理長度13是已知的。把此物理長度可看成是有效的電纜長度、也即不是如所述的在發(fā)射機(jī)10和接收機(jī)11之間的空中距離。網(wǎng)絡(luò)通信連接12應(yīng)由一個(gè)模擬媒介物，如由銅線布纜組成。譬如在這個(gè)實(shí)施例中使用具有芯徑為0.4或0.6mm的銅纜、如在公用電話網(wǎng)(PSTN公用交換電話網(wǎng))的所謂的最后的里程典型地使用的銅纜那樣。最后的里程在圖4中以方框形式示出。標(biāo)記號(hào)碼70在此標(biāo)志為通向一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由器，該路由器通過譬如10BT以太網(wǎng)77和公用交換電話網(wǎng)(PSTN)72與一個(gè)具有調(diào)制解調(diào)器的終端服務(wù)器71連接。調(diào)制解調(diào)器終端服務(wù)器71是一個(gè)DSL接入多路復(fù)用器(DSLAM)。如所提到的，標(biāo)記號(hào)碼72是一個(gè)公用交換電話網(wǎng)(PSTN)，調(diào)制解調(diào)器終端服務(wù)器71譬如通過光纖78連接在該公用交換電話網(wǎng)(PSTN)上。還有，公用交換電話網(wǎng)79或者(rsp)調(diào)制解調(diào)器終端服務(wù)器71以典型方式通過同軸電纜79和通過電話盒73與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)75的調(diào)制解調(diào)器74連接。在此，標(biāo)記號(hào)碼79是從電話網(wǎng)運(yùn)營商的分配站到終端用戶的上述所提到的所謂的“最后的里程”。由此，終端用戶70用其PC可借助所述的通信連接直接訪問路由器70。常用的電話銅線譬如可由2-2400對銅線組成。可是，還可設(shè)想有其它的模擬媒介物、特別是具有譬如其它芯徑的銅纜。還必須明確地指出，網(wǎng)絡(luò)通信連接12不僅分別可具有不同的直徑或粗細(xì)度114、142、143、144，而且單個(gè)的網(wǎng)絡(luò)通信連接由具有不同的芯徑或粗細(xì)度的電纜組合構(gòu)成，也即網(wǎng)絡(luò)通信連接包括具有不同芯徑的電纜的多根分電纜。
功率譜PSDModem(f)可借助功率測量裝置20在依賴于可能的調(diào)制解調(diào)器類型101、102、103、104的傳輸頻率f的情況下進(jìn)行測量，并且轉(zhuǎn)移到計(jì)算單元30的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上。功率譜也稱為功率譜密度(PSD)，并且對于連續(xù)頻譜所確定的帶寬表示所確定的頻率帶寬的總能量除以所確定的帶寬。用帶寬相除相當(dāng)于規(guī)一化。由此，PSD是一個(gè)依賴于頻率f的函數(shù)，并用標(biāo)準(zhǔn)化方式以每赫茲瓦特標(biāo)示。為在接收機(jī)11上借助功率測試裝置20測量功率，譬如使用了簡單的A/D變換器，其中在電阻上加電壓。為了在譬如從終端用戶到電話網(wǎng)運(yùn)營商的分配站的線路12上調(diào)制數(shù)字信號(hào)和過程相反，都可使用不同類型的調(diào)制解調(diào)器。在現(xiàn)有技術(shù)中，譬如已知有xDSL技術(shù)(數(shù)字用戶線)，其兩個(gè)主要代表性技術(shù)是ADSL(非對稱數(shù)字用戶線)和SDSL(對稱數(shù)字用戶線)。xDSL技術(shù)的其它的代表性技術(shù)有HDSL(高數(shù)據(jù)速率DSL)和VDSL(甚高速數(shù)字用戶線)。xDSL技術(shù)是高度發(fā)展的調(diào)制樣式，以便調(diào)制銅線上的數(shù)據(jù)或其它模擬傳輸媒體。xDSL技術(shù)有時(shí)也稱為“最后里程技術(shù)”，正是因?yàn)樗ǔＳ脕硎棺詈蟮碾娫捑W(wǎng)分配站與辦公室或家里的終端用戶連接，并不用在各個(gè)電話網(wǎng)分配站之間連接。就此而言xDSL類似ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))，以致于它可通過現(xiàn)有的銅線運(yùn)行，兩者都需要有一段通向電話網(wǎng)運(yùn)營商的最近的電話網(wǎng)分配站的相當(dāng)短的距離。但是，xDSL卻提供比ISDN更高的傳輸速率。xDSL的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)32Mbps(bps比特/秒)的下行速率(在接收數(shù)據(jù)時(shí)的傳輸速率、也即在調(diào)制時(shí)的傳輸速率)，并且可達(dá)從32kbps到6Mbps的上行速率(在發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，也即解調(diào)時(shí)的傳輸速率)，而ISDN在每個(gè)信道上支持?jǐn)?shù)據(jù)率為64kbps.ADSL是一種最近很普及的技術(shù)用來通過銅線調(diào)制數(shù)據(jù)。ADSL支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速率為下行速率0-9Mbps、上行速率0-800kbps。ADSL稱為非對稱的DSL，因?yàn)樗С植煌纳闲兴俾屎拖滦兴俾?。與此相反，SDSL或?qū)ΨQ的DSL稱為對稱的，因?yàn)樗С窒嗤纳闲兴俾屎拖滦兴俾?。SDSL允許傳輸數(shù)據(jù)達(dá)2.3Mbps。ADSL在銅纜的高頻范圍發(fā)射數(shù)字脈沖。由于這些高頻在標(biāo)準(zhǔn)的聲音傳送時(shí)在聽力范圍(譬如說話聲)是不使用的，所以ADSL譬如可通過同一條銅纜同時(shí)傳輸電話通話。ADSL在北美廣泛流行，而SDSL是首先在歐洲發(fā)展起來的。ADSL象SDSL那樣需要專門為此裝設(shè)的調(diào)制解調(diào)器。HDSL是一種用于對稱的DSL(SDSL)的代表性技術(shù)。對稱的HDSL(SDSL)的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在為G.SHDSL，稱為G.991.2，正象它作為國際標(biāo)準(zhǔn)由ITU(國際電信聯(lián)盟)的CCITT(國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì))開發(fā)的那樣。G.991.2支持通過一條簡單的扭絞線雙絞銅線用192kbps和2.31Mbps之間的傳輸速率，接收和發(fā)射對稱的數(shù)據(jù)流。G.991.2如此發(fā)展，以致于它包括ADSL和SDSL特性，并且支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議如IP(因特網(wǎng)協(xié)議)、特別是IETF(因特網(wǎng)工程部任務(wù)組)的當(dāng)前版本IPv4和IPv6或IPng，以及TCP/IP(傳輸控制協(xié)議)、ATM(異步傳輸模式)、T1、E1和ISDN.作為xDSL技術(shù)的最新的技術(shù)在這里VDSL(甚高速數(shù)字用戶線)是應(yīng)提到的。VDSL在短距離(通常為300-1500m)通過雙絞線銅纜在13-55Mbps范圍內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。在VDSL中有效的是，距離越短，傳輸速率越高。作為網(wǎng)絡(luò)的連接裝置，VDSL將用戶的辦公室或家與相鄰的光纖網(wǎng)絡(luò)單元，所說的光纖網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換單元(ONU)連接，該光纖網(wǎng)絡(luò)單元可典型地與譬如一個(gè)公司的光纖干線網(wǎng)(干線)連接。VDSL允許用戶通過標(biāo)準(zhǔn)的電話線路，訪問具有最大帶寬的網(wǎng)絡(luò)。VDSL標(biāo)準(zhǔn)尚未確定。于是，就有一種具有基于DMT(離散的多頻音)的線性編碼模式的VDSL技術(shù)，其中DMT是一種與ADSL技術(shù)很相似的多載波系統(tǒng)。其它的VDSL技術(shù)還有一種基于正交幅度調(diào)制(QAM)的、與DMT相反很便宜的、所需能量少的線性編碼模式。對于這種實(shí)施例，調(diào)制解調(diào)器類型包括ADSL-和/或SDSL-和/或HDSL-和/或VDSL調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)。特別是，可能的SDSL調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)包括至少一個(gè)G.991.2調(diào)制解調(diào)器類型，和/或ADSL調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)包括至少一個(gè)G.992.2調(diào)制解調(diào)器類型。但是很清楚，列舉的這些絕不限于本發(fā)明的保護(hù)范圍，而是相反還可設(shè)想有其它的調(diào)制解調(diào)器類型。
用計(jì)算單元30可確定網(wǎng)絡(luò)通信連接12的不同的物理長度13和電纜141、142、143、144的芯徑譬如0.4mm或0.6mm的衰減H，并且基于衰減H(f)以及功率譜PSD(f)，接收機(jī)11上的有效信號(hào)強(qiáng)度S(f)，在分配給相應(yīng)的物理長度13和電纜芯徑D141、142、143、144的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元30的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上的第一表中。在此，衰減H(f、L、D)象有效的信號(hào)強(qiáng)度S(f)那樣是一個(gè)與頻率f有關(guān)的函數(shù)。由此，由發(fā)射機(jī)10發(fā)射的信號(hào)是PSDModem(f)，而在接收機(jī)上還可得到一個(gè)有效的信號(hào)強(qiáng)度S(f)＝PSDModem(f)H2(f、L、D)。噪聲電平N(f)40在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接12的相應(yīng)的物理長度13和電纜芯徑D141、142、143、144的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元30的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上的第二表中，其中噪聲電平N(f)40借助計(jì)算單元30在至少依賴于串音參數(shù)Xtalktype類型和干擾源A數(shù)量的情況下，以功率譜PSD為基礎(chǔ)來進(jìn)行確定，也即N(f)=Σi,XtalktypePSDSModen(d)(f)Hxp(f,L,XtalktypeAi)]]>所述的總和其在網(wǎng)絡(luò)通信連接的并行的通信連接上起作用的、與其Xtalktype有關(guān)的、隨附標(biāo)i對經(jīng)過所有干擾調(diào)制(SModem)的求和。PSDModem(i)是第i個(gè)SModem調(diào)制解調(diào)器的功率譜。Hxp是依賴于串音的衰減。如上所述，串音問題是一個(gè)在調(diào)制數(shù)據(jù)時(shí)經(jīng)過銅纜出現(xiàn)的物理現(xiàn)象。在銅纜內(nèi)的相鄰的銅線通過電磁變交作用成對地得到由調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)生的分信號(hào)。這就導(dǎo)致在相鄰的線上傳輸?shù)膞DSL調(diào)制解調(diào)器彼此干擾。作為物理效應(yīng)的串音對于ISDN(頻率范圍達(dá)120kHz)是幾乎可忽略的，但是對譬如ADSL(頻率范圍達(dá)1MHz)卻是重要的，并且對VDSL(頻率范圍達(dá)12MHz)是一個(gè)決定性的因素。如所述，通常的電話銅導(dǎo)線由2-2400銅線組成。為了譬如可使用4對，在發(fā)射機(jī)上的數(shù)據(jù)流被分成多重并聯(lián)數(shù)據(jù)流，并且在接收機(jī)處重新組合，這提高了有效的數(shù)據(jù)通過率達(dá)3倍。這將允許數(shù)據(jù)傳輸達(dá)100Mbps。在4對銅線的情況下，可對此附加地使用同樣的4對銅線，以在相反的方向上同時(shí)傳輸相同的數(shù)據(jù)量。通過每對銅線進(jìn)行的雙向數(shù)據(jù)傳輸使可傳遞的信息容量加倍。在這種情況下，這與常規(guī)傳輸相比使數(shù)據(jù)傳送率增加7倍，在常規(guī)傳輸中分別一個(gè)方向使用2對。如上所述，對于數(shù)據(jù)傳輸來說，串音噪聲是一個(gè)很強(qiáng)的有限制性因素。作為串音卡(talktype)要區(qū)分近端串音(NEXT)51和遠(yuǎn)端串音(FEXT)52，該近端串音(NEXT)51說明從一端的發(fā)射機(jī)10的信號(hào)50到在相同一端的接收機(jī)10處的信號(hào)50進(jìn)行的非人為造成的信號(hào)耦合，并且該遠(yuǎn)端串音(FEXT)52說明在另一端在傳輸?shù)浇邮諜C(jī)11時(shí)信號(hào)50的非人為造成的耦合，其中信號(hào)50在傳輸時(shí)耦合到相鄰銅線對的信號(hào)50上，并且在接收機(jī)11上作為噪聲出現(xiàn)(參見圖1)。一般出發(fā)點(diǎn)是NEXT 51只具有一個(gè)近端干擾源。由此，Xtalktype取決于地點(diǎn)和數(shù)據(jù)流(上/下行)，也即Xtalktype(數(shù)據(jù)流/地點(diǎn))。如果具有的銅線超過2條，通常就是這種情況(典型的是在2和2400線之間)，則這不再適合上述成對地耦合。譬如對同時(shí)使用4對線的情況而言，所以現(xiàn)在有3個(gè)非人為造成的干擾源，該干擾源以其能量耦合到信號(hào)50上。在這種情況下，對A適用A＝3。同樣的情況也適用于FEXT串音52。
計(jì)算單元30借助高斯變換模塊31在基于第一表上的有效信號(hào)強(qiáng)度S(f)和基于第二表上的相應(yīng)的噪聲電平R(f)情況下，對采用預(yù)定的比特率進(jìn)行不同的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和/或調(diào)制編碼，來確定數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)，并且計(jì)算單元30將數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接12的相應(yīng)的物理長度13和電纜芯徑141、142、143、144的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元30的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上。利用第一表的有效信號(hào)強(qiáng)度S(f)和利用噪聲電平N(f)可借助計(jì)算單元30確定信號(hào)S與噪聲R的信噪比SNR，其中SNR≅exp(T∫-1/2T1/2Tln(Σn|S(f+n/T)|2ΣnN(f+n/T))df)]]>這個(gè)表達(dá)式只適用于CAP、2B1Q和PAM調(diào)制，但不適用于DMT調(diào)制。在下面將詳細(xì)說明DMT。在此，T是符號(hào)間隔或奈奎斯特(Nyquist)頻率的倒數(shù)的一半。奈奎斯特頻率是尚能準(zhǔn)確地取樣的最可行的頻率。奈奎斯特頻率是半個(gè)取樣頻率，因?yàn)楫?dāng)對其頻率大于半個(gè)取樣頻率的信號(hào)進(jìn)行取樣時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非人為造成的頻率。n是求和的指數(shù)。在實(shí)踐中通常n從-1到1就夠了。如果不夠，則其它的最大值0、±1/T、±2/T等等可用于此，直到達(dá)到所需要的精度為止。此外，如上所述，數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)取決于數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和/或調(diào)制編碼。在這個(gè)實(shí)施例中，作為ADSL DMT調(diào)制(離散多頻音技術(shù))的例子，指出了譬如用于HDSL-調(diào)制解調(diào)器2B1Q(2二進(jìn)制、1四進(jìn)制)調(diào)制和CAP(無載波幅度/相位調(diào)制)調(diào)制的關(guān)系，和有關(guān)用于格式結(jié)構(gòu)編碼信號(hào)的調(diào)制編碼的關(guān)系。但是也很清楚，本發(fā)明所述的方法和系統(tǒng)毫無困難也適用于其它的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和/或調(diào)制編碼譬如PAM(脈輻調(diào)制)等等。不僅2B1Q調(diào)制而且CAP調(diào)制在HDSL-調(diào)制解調(diào)器中得到應(yīng)用，并具有一個(gè)預(yù)定的比特率。DMT調(diào)制在ADSL調(diào)制解調(diào)器中得到應(yīng)用，并相反具有一個(gè)可變的比特率。CAP和DMT都使用相同的基本的調(diào)制技術(shù)QAM(正交幅度調(diào)制)，盡管這種技術(shù)以不同的方式得到使用。QAM使兩個(gè)數(shù)字載波信號(hào)占用同一個(gè)傳輸帶寬。在此，使用兩個(gè)獨(dú)立的所謂的消息信號(hào)，以便調(diào)制兩個(gè)載波信號(hào)，該兩個(gè)載波信號(hào)頻率等同，但幅度和相位不同。QAM接收機(jī)可區(qū)分是否需要數(shù)量小的和數(shù)量大的幅態(tài)和相態(tài)，以便將噪聲和干擾譬如在銅線對上避開。已知2B1Q調(diào)制也稱為“4電平脈幅調(diào)制”(PAM)。它用兩個(gè)電壓電平用于信號(hào)脈沖，不象譬如AMI(交替?zhèn)魈?hào)反轉(zhuǎn))使用一個(gè)電平。通過為此進(jìn)行正和負(fù)電平的區(qū)分，就可得到一個(gè)4電平信號(hào)。最后，半比特按各兩個(gè)組合在一起，每對對應(yīng)于一個(gè)電壓電平(因此為2比特)。由此，為發(fā)射相同的比特率如在雙極性AMI那樣在2B1Q中使所需的信號(hào)頻率為一半。在用2B1Q或CAP調(diào)制的HDSL調(diào)制解調(diào)器中，具有數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)與SNR的如下關(guān)系式Mc=SNRξ]]>在關(guān)系式中ξ可依賴于誤碼率(符號(hào)差錯(cuò)率)εs確定。對于LAN(IP)來說通常誤碼率εs＝10-7就夠了，也即每隔107比特平均傳遞出錯(cuò)。一些公司對其公司網(wǎng)絡(luò)典型地要求達(dá)到εs＝10-12。如果εs譬如達(dá)到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組量(譬如10-3)的數(shù)量級(jí)，這就意味著相反每個(gè)分組平均必須傳遞兩次，直到正確地到達(dá)為止。對于2B1Q調(diào)制來說，以下公式適用于εs譬如ϵs=2(1-1M)·Gc(3*ξM2-1)]]>用于非編碼信號(hào)，和ϵs=2(1-1M/2)·Gc(3*ξ*100.4(M/2)2-1)]]>
用于格式結(jié)構(gòu)編碼信號(hào)，而以下適用于CAP調(diào)制ϵs=4(1-1M)·Gc(3ξM2-1)]]>用于非編碼信號(hào)，和ϵs=4(1-1M/2)·Gc(3(ξ100.4)M2/2-1)]]>用于格式結(jié)構(gòu)編碼信號(hào)。
Gc對于兩種編碼來說用以下公式是互補(bǔ)的高斯函數(shù)具有Gc(x):=∫x∞12πe-x′2/2dx′]]>并且M對于2B1Q調(diào)制來說是一個(gè)用于2B1Q的具有M＝4的瞬時(shí)值，而對于CAP調(diào)制來說M是一個(gè)組合量(Konstellationsgrsse)M×M。T如上那樣是符號(hào)間隔或奈奎斯特頻率的倒數(shù)的一半。對于具有DMT調(diào)制的ADSL調(diào)制解調(diào)器來說關(guān)系式不同。如所述，ADSL具有一個(gè)可變的比特率。這同樣在Mc中顯示出來了。適合于下式Mc=xref2(∫log2(1+ξ(f)xrefΓ)df)/Δf-12D/Δf-1]]>其中ξ(f)是信噪比S(f)/N(f)。Xref是在這個(gè)實(shí)施例中典型地選作為6dB的參考安全系數(shù)，也即Xref＝100.6?？墒沁€有作為參考安全系數(shù)Xref的其它值是可想象的。Δ(f)是用于傳輸?shù)囊粋€(gè)全頻寬或全頻帶。積分對頻率運(yùn)算。D是比特率譬如以b/s(比特/秒)表示。Г是校正系數(shù)。在這個(gè)實(shí)施例中，Г譬如是Г＝9.55。在這個(gè)實(shí)施例中，積分是對頻率f實(shí)施運(yùn)算的。類似于此，積分也可對時(shí)間或一個(gè)其它的物理量來實(shí)施運(yùn)算，其中上面表達(dá)式必須相應(yīng)地匹配。
一般來說，上述所獲得的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)與實(shí)驗(yàn)不一致。因此，計(jì)算單元30借助至少一個(gè)校正系數(shù)在基于所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)情況下確定有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。對這個(gè)實(shí)施例來說，校正系數(shù)可如此選擇，以致于在所獲得的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)和有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)之間達(dá)到足夠的。被認(rèn)為是足夠的一致，對這里譬如假定+/-3dB，其中也可設(shè)想其它的值。為獲得這個(gè)最大的差+/-3dB，應(yīng)確定兩個(gè)參數(shù)。Mimp考慮通過制造商調(diào)制解調(diào)器是便于實(shí)現(xiàn)或不易實(shí)現(xiàn)。Mimp根據(jù)這樣的事實(shí)引入，即具有可比較的硬件和相同的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和/或調(diào)制編碼的相同的調(diào)制解調(diào)器卻可由不同的制造商在將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)時(shí)或相反，提供不同的結(jié)果，這對一個(gè)確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接來說涉及到其最大的比特率或其最大的作用距離。這就必須對數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)進(jìn)行校正。作為第二個(gè)參數(shù)還引入了Nint。Nint考慮了在調(diào)制解調(diào)器(模/數(shù)變換)中的量化噪聲，以及考慮了在傳輸時(shí)均衡器的匹配可能不佳。如果在發(fā)射機(jī)10和接收機(jī)11之間實(shí)現(xiàn)了傳輸，則在調(diào)制解調(diào)器中均衡器使傳輸速率與網(wǎng)絡(luò)通信連接的條件譬如線路衰減、相位失真等等都可借助訓(xùn)練序列進(jìn)行匹配，該訓(xùn)練序列在兩個(gè)通信連接的調(diào)制解調(diào)器之間送來送去。均衡器匹配不佳會(huì)導(dǎo)致結(jié)果失真和必須校正。對于線性均衡器譬如可使用下面的表達(dá)式SNRLinearEq=(T∫-1/2T1/2TdfXs(f))-1]]>與Xs(f)=Σn|Se(f+n/T)|2Ne(f+n/T)+1]]>其中SNRlinearEq是信噪比，Se是均衡器獲得的信號(hào)，Ne是噪聲，并且f是頻率。對于判定反饋均衡器(DFE)譬如可使用如下表達(dá)式SNRDFE=exp(T∫-1/2T1/2Tln(Xs(f))df)]]>與Xs(f)=Σn|Se(f+n/T)|2Ne(f+n/T)+1]]>其中SNRlinearEq還是信噪比，Se如上所述是均衡器獲得的信號(hào)，Ne是噪聲，并且f是頻率。計(jì)算單元30為確定SNRDFE譬如可使用下面近似公式
SNRDFE≅exp(T∫-1/2T1/2Tln(Σn|Se(f+n/T|2ΣnNe(f+n/T))df)]]>由此，有效的數(shù)據(jù)安全系數(shù)如下S(f)＝PSDModem(f)H2(f、L、D)。噪聲校正如下式N(f)=ΣlPSDSModem(i)(f)·Hxp2(f,L,D,xtalktypei,ni)+Nint]]>校正可在計(jì)算單元30中以硬件和軟件方式在一個(gè)模塊中實(shí)現(xiàn)。在此重要的是應(yīng)指出在基于校正系數(shù)Nint情況下，用一個(gè)這樣的模塊引入一個(gè)可變的噪聲系數(shù)，該可變的噪聲系數(shù)譬如可考慮均衡調(diào)諧等等。這在現(xiàn)有技術(shù)中還尚未發(fā)現(xiàn)，并且其中還屬于本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)。通過如上所提到的附加到Nint的Eeff＝Me-Mimp，考慮有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)Meff。Me和Nint的正確值可通過計(jì)算單元30與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較來得到。典型地計(jì)算單元30必須為此可訪問不同實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，以便在所要求的誤差之內(nèi)可正確地確定參數(shù)。借助因此包括所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)與有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)相比的平均差的校正系數(shù)，如上所述，可確定有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)，并且同樣在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接12的相應(yīng)的物理長度13和電纜芯徑D141、142、143、144的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元30的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上。在此，要指出校正系數(shù)并非必須絕對是線性系數(shù)、也即常數(shù)，而同樣也可包括具有非線性關(guān)系的校正函數(shù)。由此，各接應(yīng)用也可考慮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的復(fù)雜的差。借助具有數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的所存儲(chǔ)的矩陣，根據(jù)發(fā)射機(jī)10和接收機(jī)11之間需確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接12的已知的物理長度13，最后在基于所存儲(chǔ)的有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的情況下，計(jì)算單元30確定所確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接12的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。該數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)如多次提到的是以dB給出的。值＞0dB時(shí)，調(diào)制解調(diào)器典型地運(yùn)行，而當(dāng)值＜dB時(shí)不運(yùn)行。為保證良好、可靠地工作，選擇作為下限譬如6dB是有意義的?？墒牵话銇碚f用其它數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)作為下限譬如在3dB和9dB之間的值也是適用的。通過同一個(gè)裝置用于ADSL調(diào)制解調(diào)器如從上述數(shù)據(jù)所得出的那樣，代替具有數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的矩陣可相應(yīng)地確定不同的網(wǎng)絡(luò)通信連接譬如用于數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)為6dB的比特率的矩陣。由此，為確定比特率的矩陣得出6dB＝Meff。在HDSL調(diào)制解調(diào)器中，就此而言這并無意義，因?yàn)樵贖DSL中編碼譬如2B1Q和CAP用恒定的比特率，在此譬如用2.048Mb/s工作。這種與ADSL調(diào)制解調(diào)器不同的原因在于，設(shè)計(jì)的HDSL系統(tǒng)只用于較高比特率的連接，并且只對安全性(SNR)感興趣。
圖3示出在依賴于ADSL調(diào)制解調(diào)器的傳輸速率(比特率)情況下，網(wǎng)絡(luò)通信連接的傳輸距離。在此，標(biāo)記號(hào)碼60和61標(biāo)志著不同的噪聲環(huán)境。比特率如上所述以所存儲(chǔ)的矩陣或表為基礎(chǔ)來表示。
權(quán)利要求
1.確定用于網(wǎng)絡(luò)通信連接的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的方法，其中在發(fā)射機(jī)(10)和接收機(jī)(11)之間有一個(gè)需確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的物理長度(13)是已知的，其特征在于，功率譜在依賴于可能的調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)的傳輸頻率的情況下借助功率測量裝置(20)進(jìn)行測量，并且傳輸?shù)揭粋€(gè)計(jì)算單元(30)的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，用計(jì)算單元(30)確定網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的不同的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)的衰減，并且在接收機(jī)(11)上以衰減及功率譜為基礎(chǔ)，將有效的信號(hào)強(qiáng)度在分配給相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元(30)的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上第一表中，噪聲電平(40)在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上的第二表中，其中噪聲電平(40)借助計(jì)算單元(30)在至少依賴于串音參數(shù)和干擾源數(shù)量的情況下，以功率譜為基礎(chǔ)來確定，計(jì)算單元(30)借助高斯變換模塊(31)在基于不同的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和/或調(diào)制編碼的第一表內(nèi)的有效信號(hào)強(qiáng)度和第二表內(nèi)的相應(yīng)的噪聲電平來確定用于預(yù)定比特率的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)，并在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元(30)的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，計(jì)算單元(30)借助至少一個(gè)校正系數(shù)以所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)為基礎(chǔ)來確定有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)，并且在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元(30)的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，其中校正系數(shù)包括所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)與有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的平均差，和/或包括一個(gè)用于校正均衡調(diào)諧的均衡系數(shù)，并計(jì)算單元(30)以所存儲(chǔ)的有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)在發(fā)射機(jī)(10)和接收機(jī)(11)之間需確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的已知物理長度(13)來確定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，校正系數(shù)表達(dá)有關(guān)物理長度(13)和/或電纜芯徑(141、142、143、144)的非線性關(guān)系。
3.按照權(quán)利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，功率譜在依賴于ADSL-和/或SDSL-和/或HDSL-和/或VDSL調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)的傳輸頻率情況下進(jìn)行測量。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，可能的SDSL調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)包括至少一個(gè)G.991.2調(diào)制解調(diào)器類型，和/或ADSL調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)包括至少一個(gè)G.992.2調(diào)制解調(diào)器類型。
5.按照權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，借助高斯變換模塊(31)確定至少用于數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制2B1Q和/或CAP和/或DMT和/或PAM的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。
6.按照權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，借助高斯變換模塊(31)確定至少用于格式結(jié)構(gòu)調(diào)制編碼的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。
7.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品可直接裝在數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)，并且包括當(dāng)該產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)用于執(zhí)行按照權(quán)利要求1-6之一步驟的軟件代碼段。
8.確定用于網(wǎng)絡(luò)通信連接的比特率的方法，其中在發(fā)射機(jī)(10)和接收機(jī)(11)之間一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的物理長度(13)是已知的，其特征在于，功率譜在依賴于可能的調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)的傳輸頻率的情況下借助功率測量裝置(20)進(jìn)行測量，并且傳輸?shù)揭粋€(gè)計(jì)算單元(30)的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，用計(jì)算單元(30)確定網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的不同的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)的衰減，并且在接收機(jī)(11)上，以衰減及功率譜為基礎(chǔ)，將有效的信號(hào)強(qiáng)度在分配給相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元(30)的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上第一表中，噪聲電平(40)在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上的第二表中，其中噪聲電平(40)借助計(jì)算單元(30)在至少依賴于串音參數(shù)和干擾源數(shù)量的情況下，以功率譜為基礎(chǔ)來確定，計(jì)算單元(30)借助高斯變換模塊(31)在基于不同的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和/或調(diào)制編碼的第一表內(nèi)的有效信號(hào)強(qiáng)度和第二表內(nèi)的相應(yīng)的噪聲電平來確定用于預(yù)定的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的比特率，并且將該比特率在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元(30)的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，計(jì)算單元(30)借助一個(gè)校正系數(shù)以所存儲(chǔ)的比特率為基礎(chǔ)來確定有效的比特率，并且在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)的情況下，有效的比特率存儲(chǔ)在計(jì)算單元(30)的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，其中校正系數(shù)包括所存儲(chǔ)的比特率與有效的比特率的平均差，和/或包括一個(gè)用于校正均衡調(diào)諧的均衡系數(shù)，并且計(jì)算單元(30)以所存儲(chǔ)的有效的比特率為基礎(chǔ)，根據(jù)在發(fā)射機(jī)(10)和接收機(jī)(11)之間需確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的已知物理長度(13)來確定用于相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的比特率。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，借助高斯變換模塊(31)確定用于3dB和9dB之間的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的比特率。
10.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，借助高斯變換模塊(31)確定用于數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)6dB的比特率。
11.按照權(quán)利要求8-10之一所述的方法，其特征在于，校正系數(shù)表達(dá)有關(guān)物理長度(13)和/或電纜芯徑(141、142、143、144)的非線性關(guān)系。
12.按照權(quán)利要求8-11之一所述的方法，其特征在于，功率譜在依賴于ADSL-和/或SDSL-和/或HDSL-和/或VDSL調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)的傳輸頻率情況下進(jìn)行測量。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，可能的SDSL調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)包括至少一個(gè)G.991.2調(diào)制解調(diào)器類型，和/或ADSL調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)包括至少一個(gè)G.992.2調(diào)制解調(diào)器類型。
14.按照權(quán)利要求8-13之一所述的方法，其特征在于，借助高斯變換模塊(31)確定至少用于數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制2B1Q和/或CAP和/或DMT和/或PAM的比特率。
15.按照權(quán)利要求8-14之一所述的方法，其特征在于，借助高斯變換模塊(31)確定至少用于格式結(jié)構(gòu)調(diào)制編碼的比特率。
16.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品可直接裝在數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)，并且包括當(dāng)該產(chǎn)品在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)用于執(zhí)行按照權(quán)利要求8-15之一步驟的軟件代碼段。
17.確定用于網(wǎng)絡(luò)通信連接的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的系統(tǒng)，其中在發(fā)射機(jī)(10)和接收機(jī)(11)之間有一個(gè)需確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的物理長度(13)是已知的，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括用于在依賴于可能的調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)的傳輸頻率的情況下，測量功率譜的一個(gè)測量裝置(20)，以及包括可將功率譜存儲(chǔ)在其上的計(jì)算單元(30)的數(shù)據(jù)載體，計(jì)算單元(30)包括用于確定網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的不同物理長度(13)和電纜芯徑的(141、142、143、144)衰減的裝置，其中在接收機(jī)(11)上，以衰減及功率譜為基礎(chǔ)，將有效的信號(hào)強(qiáng)度在分配給相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元(30)的數(shù)據(jù)載體第一表中。計(jì)算單元(30)包括用于在至少依賴于串音參數(shù)和干擾源數(shù)量情況下，在頻譜功率的基礎(chǔ)上確定噪聲電平(40)的裝置，其中噪聲電平(40)在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上的第二表中，計(jì)算單元(30)包括高斯變換模塊(31)，以在基于不同的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和/或調(diào)制編碼的第一表內(nèi)的有效信號(hào)強(qiáng)度和第二表內(nèi)的相應(yīng)的噪聲電平情況下，來確定用于預(yù)定的比特率的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)，其中數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元(30)的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，計(jì)算單元(30)包括一個(gè)校正模塊，該校正模塊借助至少一個(gè)校正系數(shù)以所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)為基礎(chǔ)來確定有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)，并且在分配給網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的相應(yīng)的物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)的情況下，存儲(chǔ)在計(jì)算單元(30)的一個(gè)數(shù)據(jù)載體上，其中校正系數(shù)包括所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)與有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)的平均差，和/或一個(gè)用于校正均衡調(diào)諧的均衡系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及確定網(wǎng)絡(luò)通信連接用的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)和/或比特率的方法和系統(tǒng)，其中在發(fā)射機(jī)(10)和接收機(jī)(11)之間有一個(gè)需確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的已知物理長度(13)。功率譜在依賴于可能的調(diào)制解調(diào)器類型(101、102、103、104)的傳輸頻率的情況下借助功率測量裝置(20)進(jìn)行測量。為網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的不同物理長度(13)和電纜芯徑(141、142、143、144)，確定衰減和由此而產(chǎn)生的有效的信號(hào)強(qiáng)度。此外，至少在依賴于串音參數(shù)、干擾源數(shù)量和均衡器系數(shù)的情況下，以功率譜為基礎(chǔ)來確定噪聲電平。借助高斯變換模塊(31)在基于不同的數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制和/或調(diào)制編碼的有效信號(hào)強(qiáng)度和相應(yīng)的噪聲電平的情況下，來確定用于預(yù)定比特率的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)借助校正系數(shù)進(jìn)行校正，其中校正系數(shù)包括所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸安全系數(shù)與有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)相比所得到的平均差。最后，以所存儲(chǔ)的有效的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)在發(fā)射機(jī)(10)和接收機(jī)(11)之間的需確定的網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的已知的物理長度(13)，來確定相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信連接(12)的數(shù)據(jù)傳送安全系數(shù)。
文檔編號(hào)H04L1/20GK1613222SQ01823789
公開日2005年5月4日 申請日期2001年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月15日
發(fā)明者F·皮托德 申請人:瑞士電信固網(wǎng)公司