專(zhuān)利名稱：執(zhí)行環(huán)路拓?fù)渥R(shí)別的電纜或用戶環(huán)路調(diào)查的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法，用于調(diào)查包括多個(gè)電纜段的傳輸線路，該方 法包括執(zhí)行環(huán)路拓樸識(shí)別。本發(fā)明也涉及一種系統(tǒng)，用于調(diào)查包括多 個(gè)電纜段的傳輸線路或用戶環(huán)路。該系統(tǒng)被適應(yīng)來(lái)執(zhí)行環(huán)路拓樸識(shí)別。
背景技術(shù)：
在當(dāng)前的電信技術(shù)中，提供xDSL即高速DSL接入，不僅對(duì)于大型公 司而且對(duì)于小型公司和家庭用戶，正變得越來(lái)越普及和具有吸引力。 不過(guò)，這意味著環(huán)路和往往是銅線的電纜，必須處于一種狀態(tài)以便允 許高速DSL接入，這意味著需要先進(jìn)的環(huán)路鑒定系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以檢 測(cè)或最小化鑒定誤差。環(huán)路鑒定實(shí)際上包括確定關(guān)于是否環(huán)路或電纜 能夠支持DSL業(yè)務(wù)。使用單端環(huán)路測(cè)試(SELT)來(lái)估計(jì)xDSL傳輸中的 可實(shí)現(xiàn)的信道容量，對(duì)于電話網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)很重要。環(huán)路引入了在 傳輸機(jī)和接收機(jī)之間的頻率相關(guān)衰減和插入損耗等。此外，衰減依賴 于電纜類(lèi)型和電纜長(zhǎng)度。有時(shí)，基于電纜長(zhǎng)度估計(jì)和每單位長(zhǎng)度的假 設(shè)的平均衰減來(lái)粗略估計(jì)衰減。使用SELT，在激活DSL業(yè)務(wù)之前，或者為了分析不工作的DSL線路， xDSL調(diào)制解調(diào)器可以報(bào)告單端測(cè)量。通過(guò)建模和估計(jì)未知電纜特性，有可能獲得更準(zhǔn)確的估計(jì)。不過(guò)，為了能夠建模多段電纜，需要多維優(yōu)化，沒(méi)有先驗(yàn)了解這是非常困難 的，所謂先驗(yàn)了解例如關(guān)于電纜段的數(shù)量和每段的長(zhǎng)度，這些通常是 不可獲得的。對(duì)于電信網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，其他的重要任務(wù)是故障診斷和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)。 為此，時(shí)域反射計(jì)(TDR)技術(shù)，這是基于傳遞探測(cè)信號(hào)到傳輸線即電 纜并且測(cè)量所反射的TDR信號(hào)的一種技術(shù)，經(jīng)常用來(lái)測(cè)量傳輸線斧和 提取各種信息。通過(guò)刪除由SELT設(shè)備的阻抗不匹配和電纜的RLC-特性 引起的慢衰落拖尾(SDT),所測(cè)量的TDR信號(hào)可以被顯著改善。事實(shí) 上，即使只有多段電纜的笫一段可以被準(zhǔn)確地估計(jì)，由此產(chǎn)生的增強(qiáng) 的TDR信號(hào)對(duì)于進(jìn)一步分析比如分路抽頭(bridge-tap)檢測(cè)和定位將是有用的。用戶環(huán)路設(shè)備或敷設(shè)電纜的主要部分在數(shù)十年前已經(jīng)被安裝，當(dāng)然， 這么多年來(lái)，環(huán)路已經(jīng)自愿地和不自愿地經(jīng)歷變化，這可能已凈皮記錄 在案，但也常常沒(méi)有被記錄在案。這意味著現(xiàn)有的文件可能根本不足夠。如上文所提到的，SELT是一種從中心局(CO)鑒定是否環(huán)路具有DSL 業(yè)務(wù)的資格的技術(shù)。SELT用來(lái)確定用戶線路的特定特性，比如環(huán)路長(zhǎng) 度、衰減、分路抽頭以及負(fù)載線圈等的存在和位置。當(dāng)噪聲和其他干 擾特性已知時(shí)，這種信息提供給服務(wù)供應(yīng)商關(guān)于線路容量的概念。在 SELT區(qū)域內(nèi)， 一種辦法是基于估計(jì)傳輸線路的長(zhǎng)度和衰減。使用TDR 技術(shù)，如上文所提到的，脈沖在線路上傳輸并且所接收的反射回波信 號(hào)被記錄下來(lái)。所接收的信號(hào)將包含一個(gè)或幾個(gè)回波，它們可能來(lái)自 線路的遠(yuǎn)端、分路抽頭或電纜規(guī)格變化等。我們都知道，將寬帶SELT功能集成到普通的ADSL收發(fā)信機(jī)。當(dāng)實(shí) 施TDR技術(shù)時(shí)，這可能引起問(wèn)題，因?yàn)锳DSL收發(fā)信機(jī)實(shí)際上不是專(zhuān)為 SELT設(shè)計(jì)的。事實(shí)上，專(zhuān)用SELT設(shè)備具有到線路的金屬接觸，與ADSL 收發(fā)信機(jī)不同，其具有配備有變換器(transformer)的模擬前端。為 了捕獲和放大微弱的遠(yuǎn)端反射脈沖，必須使用精心設(shè)計(jì)的濾波器。然 而，作為例子，為約1公里電纜長(zhǎng)度優(yōu)化的精心設(shè)計(jì)的濾波器，對(duì)于4 公里電纜長(zhǎng)度將不會(huì)很好實(shí)施，反之亦然。解決這個(gè)問(wèn)題的一種解決 方案是利用為不同電纜長(zhǎng)度優(yōu)化的幾個(gè)濾波器。然而，所應(yīng)用的濾波 器必須具有帶通特性，這使得TDR信號(hào)的符號(hào)難于分析，當(dāng)例如檢測(cè) 分路抽頭和遠(yuǎn)端終端類(lèi)型時(shí)，這是非常重要的。US-6， 724， 859、 US-6， 538， 451和US 2004/0230390都致力于這樣的 問(wèn)題，即在TDR信號(hào)中固有的慢衰落拖尾(SDT),并且描述了使用假 設(shè)測(cè)試的完整環(huán)路拓4卜識(shí)別，其中假設(shè)測(cè)試涉及搜索大型電纜數(shù)據(jù)庫(kù)。 它也包括估計(jì)傳遞函數(shù)。然而，由于大量不同類(lèi)型的電纜存在于電信 網(wǎng)絡(luò)，所以數(shù)據(jù)庫(kù)必須非常大。更嚴(yán)重的問(wèn)題是， 一些被使用的電纜 對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)完全是未知的。此外，溫度變化和隨時(shí)間的老化使得 電纜特性隨時(shí)間改變。這使得確定電纜是否可用于DSL幾乎是不可能 的，這也使得維護(hù)以及故障排除非常困難。發(fā)明內(nèi)容因此需要一種方法，如一開(kāi)始提到的，用于便于傳輸線路或用戶環(huán) 路調(diào)查。也需要一種方法，用于方便維護(hù)。還需要一種方法，方便傳輸線路或用戶環(huán)路上的故障排除。也需要一種方法，方便引入xDSL, 因?yàn)樘峁┝艘环N方法，用于調(diào)查電纜以確定它們是否可用于DSL。特別 是需要一種方法，通過(guò)該方法，方便調(diào)查多段電纜。更特別地是需要 一種方法，通過(guò)該方法電纜可以以更可靠、更快捷、更簡(jiǎn)單和更便宜 的方式進(jìn)行調(diào)查，尤其是不需要任何特定的先驗(yàn)了解，例如關(guān)于電纜 段數(shù)量、段的長(zhǎng)度等等。更特別地是需要一種方法，通過(guò)該方法其中文件不足夠或者甚至根 本沒(méi)有的舊電纜，可以被調(diào)查。最特別地是需要一種方法，通過(guò)該方 法，可以避免使用大型電纜數(shù)據(jù)庫(kù)。更特別地是需要一種方法，通過(guò) 該方法可以調(diào)查未知電纜，也是新電纜。也需要一種方法，通過(guò)該方 法SELT技術(shù)在測(cè)量特性和準(zhǔn)確性方面得以改善。還需要一種方法，通 過(guò)該方法，可以以快速可靠的方式執(zhí)行電纜調(diào)查，并且通過(guò)該方法需 要比迄今為止的技術(shù)更少的功率和內(nèi)存消耗。特別是需要一種方法， 通過(guò)該方法可以提供由于例如溫度變化和隨著時(shí)間老化等等引起的電 特性上的變化。更特別地是需要一種方法，該方法不需要金屬接入或 者繞開(kāi)混合電路。還需要一種系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可以滿足一個(gè)或多個(gè)上面提到的目的。 因此，提供一種通過(guò)執(zhí)行環(huán)路拓樸識(shí)別來(lái)調(diào)查包括多個(gè)電纜段 (Sl5 ...，SN)的傳輸線路的方法，該方法包括步驟依靠連接在第一測(cè)量平面(/7)上的測(cè)量設(shè)備，輸入探測(cè)信號(hào)到傳輸 線路；接收所反射的回波信號(hào)，該回波信號(hào)包括所反射的探測(cè)信號(hào)。 根據(jù)本發(fā)明，它包括步驟使用所反射的回波信號(hào)來(lái)計(jì)算等效總輸入 阻抗，例如Z,^(/)、《？(/))2或然;(/);變換等效總輸入阻抗到平面域， 例如時(shí)域e(,)、 (^(0)2或^(0,即變換到時(shí)間等效總輸入阻抗，如果需 要或希望的話或者允許連續(xù)估計(jì)電纜段長(zhǎng)度，i=l，...，N; N是總的迭代 確定的電纜段數(shù)量；確定電纜段^長(zhǎng)度的估計(jì)或者關(guān)于電纜段A的長(zhǎng) 度的信息，該長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)從所述測(cè)量平面A到隨后的測(cè)量平面A"的距離 A使用所選擇的電纜模型，該電纜模型表示為包括多個(gè)未知參數(shù)的向 量《m。",；建立與所選電纜模型有關(guān)的用于各個(gè)電纜段^的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)刀;應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)T/到所選電纜模型上；通過(guò)減少或者消除在測(cè)量平面 A上產(chǎn)生的反射信號(hào)的影響來(lái)最小化標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)//以提供對(duì)實(shí)電纜模型 向量《的估計(jì)；使用段&的所估計(jì)的實(shí)模型向量《來(lái)計(jì)算特征阻抗z。「乂^和傳播常數(shù)yo:^;使用在前電纜段A.的所計(jì)算的特征阻抗Z//&、傳播常數(shù)或者速率)</&、所估計(jì)的在前電纜段A.的長(zhǎng)度、以及等效輸入阻抗例如各個(gè)在前電纜段A的w(/)或w(/),計(jì)算等效輸入阻抗，例如各個(gè)隨后電纜段的zf"(/)或《"(/);變換隨后測(cè)量平面 A+1的等效總輸入阻抗^(/)或然(/)到時(shí)域，這樣使得迭代地提供環(huán)路 拓樸識(shí)別，給出關(guān)于多個(gè)當(dāng)前傳輸線路特性的信息。具體地，該測(cè)量設(shè)備基于頻域或者時(shí)域反射計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，所計(jì)算的等效總輸入阻抗包括總輸入阻抗(/)。在另 一 個(gè)實(shí)施例中， 所計(jì)算的等效總輸入阻抗包括散射信號(hào)^(/)。在又一個(gè)實(shí)施例中，所 計(jì)算的等效總輸入阻抗包括總輸入阻抗平方fZ^ 。散射信號(hào)可以具 體地包括 一 端口散射信號(hào)《(/)(其取決于總輸入阻抗z,^ (/)和已知確定的輸出阻抗z。,(/))為勸)。=(^)^)—z。"'(/M^)(/)"。""/))。該方法具體包括步驟在變換各個(gè)等效輸入阻抗之前，濾波所計(jì)算的等效輸入 阻抗以改善所反射的回波信號(hào)的測(cè)量。在有利實(shí)施例中，該變換步驟 包括依靠逆離散傅立葉變換(IDTF)使用快速傅立葉變換(IFFT) 算法來(lái)變換各個(gè)等效輸入阻抗信號(hào)為時(shí)域上的實(shí)數(shù)/復(fù)數(shù)取值的信號(hào)， 需要/不需要Hermitian對(duì)稱擴(kuò)展。優(yōu)選地，該方法包括步驟使用這 樣的模型作為參數(shù)化的頻率相關(guān)電纜模型，該這樣的模型包括與在用 于不同電纜維數(shù)的表格中定義的每長(zhǎng)度單位的電纜特性相關(guān)的電氣和 /或物理參數(shù)，其提供M個(gè)未知參數(shù)給向量，5= 正式的電纜模型于是可以是幾個(gè)可能的ETSI模型之一。最具體地，該方法包括 使用具有主要參數(shù)的ETSI模型作為參數(shù)化的頻率相關(guān)電纜模型，所述電阻、電感、電容和電導(dǎo)，其提供未知參數(shù)給向量， ^ =, flc ， A) ， Aso ， //n ， 6, CC0M^ ]在具體實(shí)現(xiàn)中，它可以包括步驟使用Hilbert變換來(lái)減少未知參數(shù)的數(shù)量，因此提供減少數(shù)量的未知參數(shù)給向量g,例如"^a二'；w']， 雖然對(duì)于所發(fā)明的概念來(lái)說(shuō)沒(méi)有必要使用Hilbert變換。最小化步驟 具體包括使用優(yōu)化算法執(zhí)行優(yōu)化來(lái)估計(jì)至少一些未知主要參數(shù)，并 且允許計(jì)算或估計(jì)未知次要參數(shù)，所述未知次要參數(shù)包括各個(gè)電纜段 的各個(gè)特征阻抗和傳播常數(shù)或速度。更具體地，優(yōu)化步驟包括基于在時(shí)域或者頻域?yàn)楦鱾€(gè)段a定義的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)/,.,變換所使用的頻域標(biāo) 準(zhǔn)函數(shù)到時(shí)域；使用表示對(duì)應(yīng)于各個(gè)電纜段a(i-l,..，N)的時(shí)間間 隔的時(shí)間索引；在每個(gè)迭代步驟中即為每個(gè)連續(xù)電纜段a，最小化各 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù),。具體地，在任何一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括步驟為了最小化標(biāo)準(zhǔn) 函數(shù)，使有廣義或者解析最小二乘法(general/analytical least square approch)來(lái)提供未知參數(shù)。最具體地，在每個(gè)迭代步驟中或 者對(duì)于每個(gè)電纜段&,它包括步驟估計(jì)未知參數(shù)，例如未知向量巧， i=l，..，N;存儲(chǔ)未知參數(shù)，例如各個(gè)未知參數(shù)向量《；使用《向量來(lái)建 立電纜模型。甚至更具體地，它包括步驟基于各個(gè)先前未知參數(shù)向 量^的先前未知參數(shù)，計(jì)算或者實(shí)際上測(cè)量從段a的開(kāi)始所看到的輸 入阻抗Z, 或者散射信號(hào)然。優(yōu)選地，它還包括步驟補(bǔ)償在測(cè)量設(shè)備 的輸出阻抗和所測(cè)量的總輸入等效阻抗之間的不匹配。該補(bǔ)償步驟具 體地包括從所計(jì)算的等效總輸入等效阻抗中減去在所計(jì)算的等效總 輸入阻抗和等效輸出阻抗之差與所計(jì)算的等效總輸入阻抗和等效輸出 阻抗之和的比值。在有利實(shí)施例中，測(cè)量設(shè)備執(zhí)行單端環(huán)路測(cè)試(SELT)。根據(jù)本發(fā) 明，該方法可以提供關(guān)于多個(gè)電纜特性的信息，比如以下的一個(gè)或多 個(gè)電纜段的數(shù)量、每個(gè)電纜段的長(zhǎng)度、每個(gè)電纜段的電氣特性、衰 減、電纜結(jié)構(gòu)、以及遠(yuǎn)端終端。因此，也提供了用于調(diào)查包括多個(gè)電纜段(S!，…，SJ的傳輸線路的 系統(tǒng)。該調(diào)查包括執(zhí)行環(huán)路拓樸識(shí)別，并且該系統(tǒng)包括連接在第一測(cè)量平面A上的測(cè)量設(shè)備，包括用于傳輸探測(cè)信號(hào)到電纜的裝置和用于 處理來(lái)自所傳輸?shù)奶綔y(cè)信號(hào)的所反射的回波信號(hào)的裝置，所反射的回 波信號(hào)包括一個(gè)或多個(gè)回波。根據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)包括計(jì)算裝置，用于計(jì)算等效總輸入阻抗，例如z, (/)、 0^(/))2或^;(/);用于變換所計(jì)算的等效總輸入阻抗例如z, (/)、 ^;乂/))2或w(/)到時(shí)域的裝置，如果需要的話，該計(jì)算裝置被適應(yīng)來(lái)(對(duì)于i = l，…，N)確定各個(gè)電纜段A的長(zhǎng)度估計(jì)或者關(guān)于各個(gè)電纜段A的長(zhǎng)度的信息，該長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)從測(cè)量平面A到隨后的測(cè)量平面/ w的距離《；并且包括算法執(zhí)行裝置，該裝置被適應(yīng)來(lái)選擇或者使用模型，用于基于多個(gè)未知參數(shù)(其被表示為 各個(gè)段A.的各個(gè)向量《)估計(jì)或者計(jì)算各個(gè)電纜段的特征阻抗和傳播常 數(shù)或者速率，以建立與所述模型相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù),.，并且為每個(gè)各 個(gè)段A應(yīng)用所述標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)//到該模型上，并且使用在前電纜段A.的所 計(jì)算的特征阻抗z//^、傳播常數(shù)</^ 或者傳播速率、所估計(jì)的各個(gè)在前電纜段&的長(zhǎng)度、以及等效輸入阻抗例如各個(gè)在前電纜段的z, (/)、(W(/))2或^(/),迭代地計(jì)算各個(gè)等效輸入阻抗，例如各個(gè)隨后電纜段的z,r"(/)或并且變換隨后測(cè)量平面A"的總輸入阻抗，這樣使 得迭代地提供環(huán)路拓樸識(shí)別。具體地該測(cè)量設(shè)備執(zhí)行時(shí)域反射計(jì)。所 計(jì)算的等效總輸入阻抗包括總輸入阻抗z, (/)或者散射信號(hào)w(,)或者總輸入阻抗平方fZ, (/))2。具體地該系統(tǒng)包括濾波裝置，用于濾波所計(jì)算的等效總輸入阻抗來(lái)改善回波信號(hào)的質(zhì)量。變換裝置在有利實(shí)現(xiàn)中 包括快速傅立葉變換算法用于應(yīng)用逆(例如離散)傅立葉變換到所計(jì) 算的等效總輸入阻抗。具體地，該電纜模型包括多個(gè)未知參數(shù)，對(duì)于 每個(gè)各個(gè)段^表示為向量《，所述段包括次要參數(shù)，所述次要參數(shù)構(gòu)成特征阻抗Z//^， i = l，..，N，和傳播常數(shù)^/^。優(yōu)選地每個(gè)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 函數(shù)/y對(duì)于各個(gè)A.被迭代地最小化以減少或者消除在各個(gè)測(cè)量平面A 上產(chǎn)生的反射信號(hào)的影響。在最后迭代步驟中，所估計(jì)的參數(shù)&和所計(jì)算的等效阻抗或者散射信號(hào)zr(/)或者《乂/)具體地提供用于計(jì)算對(duì)應(yīng)傳輸線路的終端端點(diǎn)的阻抗的輸入阻抗的裝置。它被適應(yīng)來(lái)在連續(xù) 建模和估計(jì)中使用解析最小二乘(ALS)算法，可選地使用廣義LTI。 該系統(tǒng)可以作為連接到測(cè)量設(shè)備以及可選地收發(fā)信才幾上的壽欠件來(lái)實(shí)施?？蛇x地，它可以作為例如^f吏用ASIC或者FPGA的硬件來(lái)實(shí)施。具 體地，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以用于建立電纜數(shù)據(jù)庫(kù)。


下面將以非限制性方式參照附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中圖1是示意性描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，圖2是示意性示例了基于迭代算法的為包括多個(gè)電纜段的傳輸線路連續(xù)建模和計(jì)算的框圖，圖3是解釋性示出了傳輸線路模型，圖4是示意性示例了根據(jù)本發(fā)明的典型系統(tǒng)的框圖，圖5是示例了原始反射TDR信號(hào)(具有作為時(shí)間函數(shù)即第0次迭代的部分重疊反射)的圖，圖6是示例了作為電纜長(zhǎng)度函數(shù)的信號(hào)幅度圖，其中該發(fā)明的概念在第一次迭代中被實(shí)施，以及，圖7是示例了在第二次迭代中作為時(shí)間函數(shù)的信號(hào)幅度圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的概念是基于連續(xù)建模和估計(jì)。每個(gè)電纜段的特性被迭代地 估計(jì)并且環(huán)路拓樸識(shí)別可以通過(guò)將任務(wù)拆分成為可以更容易解決的子 任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。環(huán)路拓樸識(shí)別，下面稱作LTI,可以細(xì)分為下列識(shí)別/估計(jì)任務(wù)(假 設(shè)沒(méi)有負(fù)載線圏存在)。與負(fù)載線圏相關(guān)的問(wèn)題和檢測(cè)這樣的問(wèn)題依 賴于所使用的測(cè)量設(shè)備，其中正常的xDSL調(diào)制解調(diào)器可能無(wú)法接入所 要求的檢測(cè)這樣的故障所需的低頻。本發(fā)明是一般性的并且不依賴于 接入低頻，當(dāng)然可以容易地結(jié)合了負(fù)荷線圏檢測(cè)器。因此，電纜段的 數(shù)量以及每段的長(zhǎng)度需要加以識(shí)別。此外，段的類(lèi)型，例如串聯(lián)或者 分路抽頭，需要加以識(shí)別，每段的電纜類(lèi)型需要加以估計(jì)，即每段的 未知的主要/次要參數(shù)，下面將更詳盡地加以討論。LTI可以基于假設(shè)測(cè)試不同電纜拓樸來(lái)實(shí)施。 一種基本算法是眾所周 知的，其使用預(yù)先存儲(chǔ)的電纜數(shù)據(jù)庫(kù)和測(cè)試不同組合，并且選擇一個(gè) 最符合所定義的標(biāo)準(zhǔn)例如US-6， 724， 859的一個(gè)組合。根據(jù)本發(fā)明，相 反為L(zhǎng)TI提出了一種基于模型的方法，這意味著可避免大型電纜數(shù)據(jù)庫(kù)，這也有可能適應(yīng)未知的電纜類(lèi)型、溫度變化、由于老化等引起的 變化，這些因素可能很難顧及，并且很難存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
不過(guò)，為了解釋本發(fā)明的概念的運(yùn)作，參考圖1的流程圖。因此， 假定測(cè)量設(shè)備(包括測(cè)量裝置或前端設(shè)備)連接到調(diào)制解調(diào)器，用于 傳輸探測(cè)信號(hào)到環(huán)路或者傳輸線路(電纜)上ioo。電纜可能例如包括 常規(guī)的銅線，該銅線包括多個(gè)電纜段Si,…，Sw， N是總段數(shù)，并且它具 有一定屬性，例如在不同頻率范圍內(nèi)的信號(hào)衰減。它用于確定線路或 電纜屬性，例如各段的長(zhǎng)度、信號(hào)衰減和傳輸容量以及沿著線路和它 們的位置的傳輸特性。測(cè)量設(shè)備可以在線路或者電纜的收發(fā)信機(jī)末端 上提供，雖然它沒(méi)有必要一定要結(jié)合到收發(fā)信機(jī)中，它也可以單獨(dú)提 供，可選地與收發(fā)信機(jī)等通信。也可以使用其他裝置用于電壓/電流產(chǎn) 生以允許輸入探測(cè)信號(hào)。有利地，測(cè)量作為所謂的單端環(huán)路測(cè)試SELT 來(lái)執(zhí)行。有關(guān)線路輸入阻抗的參數(shù)，這里涵蓋有等效總輸入阻抗Z, (/)、 K^(/))2或W(/)的概念，將使用所反射的回波信號(hào)來(lái)進(jìn)行評(píng)估101,該 反射的回波信號(hào)在線路或者電纜段上被反射回來(lái)。頻率相關(guān)等效總輸 入阻抗可以根據(jù)頻率相關(guān)反射信號(hào)的測(cè)量來(lái)計(jì)算102。
根據(jù)不同實(shí)例，計(jì)算包括Z, (/)、 fZ^(/))2或散射信號(hào)W/(/)的等效總阻抗。其他的 可能性也應(yīng)該由概念"等效輸入阻抗"所涵蓋。
專(zhuān)利申請(qǐng)No.PCT/SE2004/000296 (具有同一申請(qǐng)人的US 60/469, 658 "用于信號(hào)環(huán)路測(cè)試的方法和設(shè)備"的優(yōu)先權(quán))，描述了這樣一個(gè) 例子，即使用xDSL調(diào)制解調(diào)器如何可以測(cè)量反射信號(hào)或回波信號(hào)從而 間接測(cè)量上文所提到的等效總阻抗。簡(jiǎn)單地說(shuō)，產(chǎn)生實(shí)際線路或者電 纜的回波傳遞函數(shù)//^。(/)。這通過(guò)執(zhí)行寬帶信號(hào)Vh和V。ut的頻率轉(zhuǎn)換 來(lái)計(jì)算，得到頻域中的信號(hào)Vin (/)和V。ut (/)。傳遞函數(shù)由關(guān)系式/^。(/)= V福(/)/ ViJ/)來(lái)產(chǎn)生，其中頻率被表示為/。傳遞函數(shù)當(dāng)然可以包括 收發(fā)信機(jī)的屬性(在這個(gè)例子中)。
回波傳遞函數(shù)H^。(/)的頻域模型用來(lái)計(jì)算頻率相關(guān)阻抗，這里指如 由測(cè)量設(shè)備備或者收發(fā)信機(jī)所看到的電纜或者環(huán)路的等效總阻抗 《;(/)。輸入阻抗于是可以用于計(jì)算幾個(gè)環(huán)路鑒定參數(shù)?；夭▊鬟f函數(shù) 的這個(gè)頻域模型包括都與收發(fā)信機(jī)相關(guān)的三個(gè)參數(shù)，Zw(/)， ；6(/)和 凡(/)。這些參數(shù)，收發(fā)信機(jī)模型值，從這個(gè)角度看，充分描述了收發(fā) 信機(jī)。從具有一些輕微簡(jiǎn)化的收發(fā)信機(jī)電路分析地最初推導(dǎo)出上述參數(shù)。因此，回波傳遞函數(shù)可以以不同的方式進(jìn)行;漠?dāng)M。通常，參數(shù)值 不直接從收發(fā)信機(jī)的部件值中計(jì)算出，而是在校準(zhǔn)過(guò)程中從測(cè)量中產(chǎn)生。由T. Pol let在2002年10月21-25日在日本大P反召開(kāi)的ITU電信 標(biāo)準(zhǔn)化部分的臨時(shí)文件0J-091中提出的標(biāo)準(zhǔn)化文件"G. selt如何指定 S (校準(zhǔn)測(cè)量)？"，描述了一種基于一個(gè)端口散射參數(shù)(信號(hào))Su -的校準(zhǔn)方法，該散射參數(shù)包括在校準(zhǔn)過(guò)程中產(chǎn)生的收發(fā)信機(jī)參數(shù)。在 本文件中，散射參數(shù)Su用收發(fā)信機(jī)的三個(gè)參數(shù)Cl、 C2和C3表示。這 些參數(shù)不應(yīng)該混淆于如上面所提到的收發(fā)信機(jī)模型值Zfc。(/), Z^(/)和 凡(/)。這些參數(shù)C1、 C2和C3是無(wú)量綱的量，它們沒(méi)有給出任何具體 意義，雖然它們成功地用于建模收發(fā)信機(jī)。本說(shuō)明書(shū)的收發(fā)信機(jī)模型值在分析中被認(rèn)識(shí)，可以直接解釋為 參數(shù)W①(/)是收發(fā)信機(jī)的頻率相關(guān)回波傳遞函數(shù)，具有到線路或電纜 的開(kāi)放連接，即當(dāng)線路阻抗具有無(wú)限量值時(shí)。Z^(/)是收發(fā)信機(jī)阻抗，如在到線路的連接上測(cè)量的，即在第一測(cè)量 平面上的收發(fā)信機(jī)阻抗。A。(/)可以表示為^。(/)=#。(/) x 其中值/7。(/)是收發(fā)信機(jī)的頻率相關(guān)回波傳遞函數(shù)，該收發(fā)信機(jī)具有到短路線路的連接，并且Z^(/) 如上所定義的。收發(fā)信機(jī)模型值不被直接測(cè)量，而是在一個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生，其中/^。(/) 可表示為e咖其中，Z,"(/)是作為頻率/的函數(shù)的線路輸入阻抗，&。(/)、 ；6(/)和/^(/)是復(fù)向量，其構(gòu)成收發(fā)信機(jī)模型值。應(yīng)該清楚，等效總輸入阻抗(表示為阻抗或散射信號(hào)/參數(shù))可以以 任何適.當(dāng)?shù)姆绞綇姆瓷涞幕夭ㄐ盘?hào)中計(jì)算出，上述僅指 一個(gè)特定例子 102。然后，所定義的頻域TDR信號(hào)基于等效總輸入阻抗進(jìn)行計(jì)算，隨后 被轉(zhuǎn)換到時(shí)域，即依賴于時(shí)間而不是頻率，103。也可以是一些其他平 面或域，主要在于它允許估計(jì)電纜段長(zhǎng)度。在轉(zhuǎn)換步驟之前，濾波步驟可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)執(zhí)行，以便濾波掉不想要的成分和改善所 反射的信號(hào)的質(zhì)量。這如何做或是否必要，對(duì)于本發(fā)明概念不重要， 雖然它當(dāng)然可能影響估計(jì)的結(jié)果，因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以以任 何適當(dāng)?shù)姆绞綀?zhí)4亍濾波。但是， 一旦總輸入阻抗，這里指等效阻抗，因?yàn)樗梢允?即為每 個(gè)電纜段迭代地連續(xù)地確定的)阻抗本身、阻抗平方或散射信號(hào)或(在 某種程度上與輸入阻抗或其系數(shù)相關(guān)的)某個(gè)其他信號(hào)，迭代循環(huán)如 下簡(jiǎn)要介紹地執(zhí)行。因此，對(duì)于第一段，執(zhí)行到其中相對(duì)于測(cè)量設(shè)備 的第一最鄰近的發(fā)生反射的地方(即隨后的測(cè)量平面A")的距離估計(jì)， 104。這也可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)做到，例如通過(guò)簡(jiǎn)單測(cè)量從傳輸探測(cè)信號(hào)到傳輸?shù)竭_(dá)測(cè)量設(shè)備的所反射的信號(hào)所花費(fèi)的時(shí)間除以2,即 (信號(hào)被傳輸和從反射點(diǎn)反射所花費(fèi)的總時(shí)間除以2)。通常，這可以 以任何適當(dāng)?shù)姆绞阶龅?。然后，選擇被表示為向量《c的參數(shù)化的電纜模型，105。可以使用 具有多個(gè)未知參數(shù)的任何適當(dāng)?shù)碾娎|模型，如在這個(gè)說(shuō)明書(shū)的后面將 要討論的。此外，標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)/i根據(jù)為有關(guān)段A所選模型^^D而建立。 應(yīng)該清楚，被建立的那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)取決于所選參數(shù)化電纜模型，106。 它也專(zhuān)門(mén)針對(duì)于各個(gè)電纜段A。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)將用來(lái)確定表示為向量 的電纜模型的參數(shù)和用于減少所討論的測(cè)量平面上產(chǎn)生的反射的影 響，來(lái)估計(jì)《。這通過(guò)最小化段& (在A和/2w之間)的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)/i 來(lái)執(zhí)行，107。然后，從《計(jì)算至少傳播常數(shù)^/^和特征阻抗z。o:^。隨后，相應(yīng)的鏈矩陣通過(guò)使用所估計(jì)的(關(guān)于《、A的長(zhǎng)度或者測(cè)量平面A和測(cè) 量平面A+!之間的距離)信息(例如通過(guò)TDR)來(lái)計(jì)算。如果使用了低復(fù)雜度解析最小二乘LTI算法，則計(jì)算(更新的)等 效阻抗例如Zf"(/)或者以便步入下一測(cè)量平面，或者步入下一電 纜段，110。如果將要采用廣義LTI或解析最小二乘(ALS)方法，則 被確定，114。如果相反，因此使用基于廣義模型的LTI算法，則不需 要任何(實(shí)質(zhì)的)測(cè)量平面的步入，并且計(jì)算總鏈矩陣，115。此后，(分別在步驟110或115之后)各個(gè)等效總輸入阻抗，表示 為阻抗或散射信號(hào)(例如)，被轉(zhuǎn)換到時(shí)域，111。然后，確定電纜的 末端是否已經(jīng)到達(dá)(即，如果i=N，則測(cè)量平面/^+1), 112,這可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞阶龅?，如果是的話，程序結(jié)束，113，否則，i增加1 (i = i+l),程序從上面的步驟104重復(fù)。應(yīng)該清楚，計(jì)算等效阻抗的 步驟110，用來(lái)實(shí)際上向前移動(dòng)測(cè)量平面一步。在步驟105中確定的所 估計(jì)的各個(gè)距離d被提供給步驟109，其進(jìn)一步要求除了總輸入等效阻 抗之外有關(guān)傳播常數(shù)或傳播速率、特征阻抗(以及距離)的信息，以 便能夠計(jì)算如從隨后的測(cè)量平面看到的隨后的等效總輸入阻抗。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電纜末端時(shí)，所發(fā)現(xiàn)的等效總輸入阻抗值實(shí)際上對(duì)應(yīng)與測(cè)量 設(shè)備相反的終端末端的阻抗，能夠建立它特別有利。圖2示意性示例了包括N個(gè)電纜段的電纜上的框圖。作為背景，因 此首先參考圖3的傳輸線路模型。大家都知道，傳輸線路可以由每單位長(zhǎng)度參數(shù)來(lái)描述串聯(lián)阻抗R、串聯(lián)電感L、分路電導(dǎo)G和分路電容C。圖3中的電路分析將給出傳播 常數(shù)"^7^^和特征阻抗z,^y^r^^T^j。傳輸線路模型包括級(jí)聯(lián)的無(wú)窮小R、 L、 G、 C部分。傳輸線路可以然后被描述為鏈矩 陣形式的兩端口，為<formula>formula see original document page 17</formula>， 順.其中^是電纜長(zhǎng)度。項(xiàng)K^被稱作傳輸線路的電氣長(zhǎng)度。為了描述具 有幾段的電纜，各個(gè)鏈矩陣可以相乘。為了描述多段電纜的輸入阻抗，可以使用兩端口理論，該理論利用 了已知的鏈矩陣規(guī)則。對(duì)于包括N段的電纜，這個(gè)已知理論陳述了從 中心局.(CO )側(cè)看到的輸入阻抗可以被計(jì)算為Zt(/)是逸端終端阻抗，并且鏈矩陣參數(shù)A、 B、 C和D代表所有段的 級(jí)聯(lián)連接，即<formula>formula see original document page 17</formula>現(xiàn)在參考圖2,定義了電纜的N個(gè)不同測(cè)量點(diǎn)或者測(cè)量平面(這里示出了 a 、 a 、 a )。N個(gè)電纜，歐的每個(gè)用l更i的特征阻抗Z^(/)表示。這樣，在測(cè)量平面號(hào)i (a)上看到(向客戶側(cè)看)的輸入阻抗^皮定 義如下，m—+,i=l, 2，…，N從測(cè)量平面i計(jì)算的鏈矩陣給出為f局W局一4瑪+1、萬(wàn);v根據(jù)所使用的定義zf+"r/— z/"。應(yīng)當(dāng)注意，為了計(jì)算輸入阻抗z,"(/),需要每段的特征阻抗zf(/)、傳播常挺,(/)和距離W0。根據(jù)本發(fā)明，從反射信號(hào)的測(cè)量中計(jì)算z, (/)、 ^:乂/))2或w(/)，該 反射信號(hào)給出回波傳遞函數(shù)(其可以例如如上面所描述的來(lái)進(jìn)行)， 并且在確定距離(連續(xù)測(cè)量平面之間的段長(zhǎng)度或者距離)之后，建立 參數(shù)化模型，最小化應(yīng)用在該模型上的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)、各個(gè)特征阻抗 以及傳播常數(shù)，其因此可以通過(guò)迭代估計(jì)隨后的電纜段進(jìn)行估計(jì)，可 以估計(jì)或者計(jì)算出隨后電纜段的等效輸入阻抗。該程序通過(guò)確定距離、 使用"隨后，，標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)的建模最小化而重復(fù)，來(lái)發(fā)現(xiàn)隨后特征阻抗和 傳播常數(shù)以便計(jì)算鏈矩陣，并且在解析最小二乘方法中，確定下一個(gè) 等效總,入阻抗等等直到達(dá)到末端終端。根據(jù)本發(fā)明，LTI程序(包含有廣義或者解析最小二乘算法)可以被 拆分成兩部分。得到標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，其未知參數(shù)代表連接到測(cè)量平面的第 一電纜段。隨后，所使用的方法被擴(kuò)展到迭代過(guò)程，包括連續(xù)建模和 估計(jì)以便來(lái)連續(xù)地識(shí)別或者估計(jì)朝著終端的隨后的電纜段。首先討論第一電纜段的估計(jì)程序。TDR方法的嚴(yán)重問(wèn)題，特別當(dāng)應(yīng)用 到具有分布式RLC特性的通信電纜時(shí)，是由SELT設(shè)備輸出阻抗(如果使用了 SELT的話；該發(fā)明的概念然而并不限于此)和第一電纜段的特 征阻抗之間的阻抗不匹配引起的強(qiáng)反射信號(hào)。下面，將討論一個(gè)實(shí)施例，其中使用一端口散射信號(hào)(標(biāo)注為<(/)) 作為等效總輸入阻抗。SELT設(shè)備的頻率相關(guān)輸出阻抗這里被標(biāo)注為 Z。XO。從SELT設(shè)備看，電纜的輸入阻抗，被標(biāo)注為Z, (/)。由SELT 設(shè)備測(cè)量的 一端口散射信號(hào)于是可以被表述為(,) = z￡)(/)-z0M"/) 11— 4P(/)+z"/)優(yōu)選地，& (/)在使用逆傅立葉變換被變換到時(shí)域之前^皮濾波。實(shí)際中，快速傅立葉變換(FFT/IFFT)算法可以用于實(shí)現(xiàn)逆傅立葉 變換。而且，執(zhí)行逆傅立葉變換可以使用/不使用& (/)的Hermitian 擴(kuò)展。應(yīng)該指出的是，頻域信號(hào)可以使用適當(dāng)濾波器有利地濾波，以改善 結(jié)果。遠(yuǎn)端反射由于所謂的慢衰減信號(hào)(標(biāo)注為慢衰減拖尾SDT)可能 不可見(jiàn)。由SDT引起的復(fù)雜化可以以不同方式加以克服。在一個(gè)優(yōu)選 實(shí)施例中，SDT可以被建模并且從信號(hào)中減去。為了建模該拖尾，下面 將解釋如何得到解析表達(dá)式。該SELT設(shè)備將完全匹配電纜，如果Z。w(/)等于^(/),即匹配于第一 段的特征阻抗的話。只有在這種匹配條件下，SDT將為零。不過(guò)，該 SELT設(shè)備的Z。J/)通?？梢圆蛔?，因?yàn)樗悄M電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。在 SELT設(shè)備不完全匹配的情況下，第一反射即SDT,可以相應(yīng)地;故計(jì)算為4V)+;(/)因此，為了處理阻抗不匹配，可以根據(jù)上面的公式計(jì)算s，(/)并且從所測(cè)量的信號(hào)中減去U/)。干凈信號(hào)("去除"SDT),可以表述為<formula>formula see original document page 19</formula>在這個(gè)公式中唯一未知的參數(shù)是第 一段的頻率相關(guān)特征阻抗Zf (/)。 下面將進(jìn)一步描述對(duì)它的計(jì)算。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)的簡(jiǎn)單框圖，該實(shí)施例 與中心局的收發(fā)信機(jī)IO相關(guān)聯(lián)，收發(fā)信機(jī)10通過(guò)數(shù)字用戶線(DSL) 連接到客戶住所(未顯示)中的遠(yuǎn)程設(shè)備(末端終端)。收發(fā)信機(jī)包 括數(shù)字部分ll、編解碼器和模擬部分12、所謂的模擬前端AFE。數(shù)字 部分ll包括數(shù)字信號(hào)發(fā)生器l,用于產(chǎn)生(寬帶)環(huán)路探測(cè)信號(hào)，或 者傳輸信號(hào)，該傳輸信號(hào)是在通過(guò)IFFT 2變換到時(shí)域并且在D/A轉(zhuǎn)換 器中轉(zhuǎn)換之后經(jīng)由模擬前端12中的混合單元3在線路上被發(fā)送到遠(yuǎn)程 設(shè)備(末端終端)。所反射的(寬帶)探測(cè)信號(hào)通過(guò)模擬前端12中的 混合單元3被接收，在A/D轉(zhuǎn)換器中被轉(zhuǎn)換并且由FFT 4轉(zhuǎn)換到頻域。使用來(lái)自信號(hào)發(fā)生器的傳輸信號(hào)，以及所接收的回波信號(hào)，因此在 裝置5中計(jì)算回波傳遞函數(shù)。使用回波傳遞函數(shù)，等效輸入阻抗在計(jì) 算裝置6中被計(jì)算。隨后，根據(jù)上面參照?qǐng)D1更詳盡描述的本發(fā)明的 概念，LTI算法由算法執(zhí)行裝置7執(zhí)行。圖5是示例了歸一化振幅(在這些例子中確切值并不重要)和原始 濾波的反射的TDR信號(hào)的時(shí)間分辨率，即迭代0的，作為時(shí)間索引的 函數(shù)的圖。這里假定電纜段包括三段，第一電纜段0.5公里長(zhǎng)厚度為 0. 4 mm,第二段0. 3公里長(zhǎng)厚度為0. 5毫米，第三段1公里長(zhǎng)厚度為 0. 63毫米。應(yīng)該指出的是，在0. 5公里(在第一段的末端)處的反射 (R5。。)和在0. 8公里(第二段的末端)處的反射(R8。。)由于SDT部 分重疊。第三反射發(fā)生在1,800米處，即在第三段的末端，在圖中也 被表示為R18。。。應(yīng)該指出的是，這難以察覺(jué)。因此，在連接點(diǎn)處的慢衰 減拖尾隱藏了反射，即存在重疊回波。圖6示出了在第一迭代之后上面描述的電纜在儀表中作為電纜長(zhǎng)度 函數(shù)的TDR振幅?？梢钥闯?，在500、 800、 1800米處的反射(R5。。ra， R800ra， R18。。m)這里可以相互區(qū)分。在這種情況下，假定使用了解析最小二乘方 法，正如下面將更加詳盡地加以解釋。圖7示出了在第二次迭代之后作為與圖5和6中的電纜相同的電纜 的時(shí)間索引的函數(shù)的TDR振幅。段2在300米處的反射和段3反射只 是略微明顯，而在1800米處的反射Rn。。非常明顯。在300米處的反射對(duì)應(yīng)段2和3之間的測(cè)量平面。測(cè)量平面因此實(shí)際上向終端進(jìn)一步移 動(dòng)一步。特征阻抗的建?，F(xiàn)在將更詳盡地加以解釋。在實(shí)際中，第一段的特 征阻抗Z〗"(/)事先是不知道的。根據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)實(shí)施例中，可以通 過(guò)參數(shù)化模型的未知模型參數(shù)的模型估計(jì)來(lái)估計(jì)它。因?yàn)閆^(/)信號(hào)僅 取決于第一段的主要參數(shù)，該模型具有合理的低階。這可以與Z,^(/)的 建模相比較，Z,^(/)的建模除了遠(yuǎn)端終端阻抗之外還依賴于所有段的主 要參數(shù)、段長(zhǎng)度。這當(dāng)然更加難于估計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，使用了具有例如在ITU-T G. 996. 1中定義的主要 參數(shù)的ETSI;漢型。電纜的正式描述可以實(shí)際上有些簡(jiǎn)化，而不負(fù)面影 響準(zhǔn)確性。例如，每單位長(zhǎng)度的電容可以被視作常數(shù)，同時(shí)每單位長(zhǎng) 度的電導(dǎo)被忽略不計(jì)。不失去一般性，在這個(gè)ETSI實(shí)施例中，主要參 數(shù)被假定為(每單位長(zhǎng)度的阻抗)A)+Ax>.(+)(每單位長(zhǎng)度的電感)(每單位長(zhǎng)度的電容) g(/)=o(每單位長(zhǎng)度的電導(dǎo))這組未知模型參數(shù)被標(biāo)注為向量，其在這個(gè)例子中得到<formula>formula see original document page 22</formula>可以看到，這是具有七個(gè)未知參數(shù)(其對(duì)應(yīng)難于解決的7維優(yōu)化問(wèn) 題)的向量。因此，為了降低模型階數(shù)，即減少未知參數(shù)的數(shù)量，可 以使用所謂的Hilbert變換。由于傳輸線路是因果的線性系統(tǒng)，所以 串聯(lián)/分路阻抗的實(shí)數(shù)部分與串聯(lián)/分路阻抗的虛數(shù)部分相關(guān)聯(lián)，反之 亦然。該關(guān)系可以由Hilbert變換來(lái)描述。這意^木著，在實(shí)際中，除 了也需要建模的附加常數(shù)之外，建模(或Z(/))然后計(jì)算Z(/) (或W(/))就足夠了。因?yàn)閃(/)有利地比力(/)含有更少的參數(shù)，所 以W(/)被建模再加上附加常數(shù)，在使用這個(gè)ETSI模型的情況下該附加 常數(shù)被標(biāo)注為乙。這意味著這組未知模型參數(shù)將是<formula>formula see original document page 22</formula> }這意味著，不是7維優(yōu)化問(wèn)題而是得到4維問(wèn)題。對(duì)于ETSI模型而 言，電導(dǎo)G被設(shè)置為0。 一般地，物理和/或電氣屬性由主要參數(shù)來(lái)表示o次要參數(shù)是指特征阻抗、傳播常數(shù)(和長(zhǎng)度)。長(zhǎng)度或距離通常通 過(guò)其他途徑來(lái)估計(jì)，而特征阻抗和傳播常數(shù)通過(guò)估計(jì)未知模型參數(shù)獲 得，即向量f,估計(jì)其未知模型參數(shù)。應(yīng)該清楚，可以使用其他ETSI模型以及其他非ETSI模型來(lái)代替這 個(gè)ETSI模型，例如模型被適應(yīng)以適合解析最小二乘算法，這是非常有 利的。對(duì)于ETSI Hilbert才莫型和類(lèi)似模型，可能需要優(yōu)化算法來(lái)估計(jì)未知 參數(shù)?；诮馕鲎钚《怂惴ǖ哪Ｐ涂赡軙?huì)顯著降低優(yōu)化問(wèn)題的維數(shù)。一般地，可以使用具有M個(gè)參數(shù)的模型，f = [vc2,...,:cM],其建才莫電纜 的物理和/或電氣特性。下面描述了設(shè)立多維優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。將#皮最小化的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)優(yōu)選地在時(shí)域定義，因?yàn)樗仨毚_保只考慮 "第一，，段(在"第一，，和"下一"段之間的測(cè)量平面上)的反射。 本發(fā)明并不局限于 <又在時(shí)域的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，例如也可以 <吏用頻域標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)或時(shí)域和頻域的組合。標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)因此在這里可以相應(yīng)地;故定義為<formula>formula see original document page 23</formula>其中，^^("/)是s:(/J)的逆傅立葉變換。這里，定義的TDR信號(hào)產(chǎn)生<formula>formula see original document page 23</formula>到時(shí)域的變換可以使用或者不使用g^(/,^")的Hermitian對(duì)稱來(lái)完 成。在后一種情況下，我們將得到復(fù)數(shù)取值的時(shí)間信號(hào)，上述標(biāo)準(zhǔn)函 數(shù)也可以處理它。應(yīng)該指出的是，用于標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)中的這兩個(gè)時(shí)間索引，標(biāo)注為m和ri2, 應(yīng)當(dāng)基本上涵蓋SDT信號(hào)的時(shí)間間隔，即112應(yīng)理想化在第一反射之前 被指定為時(shí)間索引。實(shí)際中，可能需要使用高時(shí)間分辨率濾波器濾波 & (/)以確定n2。還應(yīng)當(dāng)指出，在實(shí)際中，^^(/J)包含了對(duì)應(yīng)SELT設(shè)備的一半采樣 頻率的帶寬。現(xiàn)在討論基于解析最小二乘的建模的例子。 這里，在測(cè)量平面i上定義的TDR信號(hào)被表述為<formula>formula see original document page 23</formula>測(cè)量層已經(jīng)在該申請(qǐng)書(shū)中前面部分^f皮定義了 。為了消除在測(cè)量平面i 上出現(xiàn)的慢衰減拖尾(SDT),可以估計(jì)電纜相關(guān)信號(hào)<formula>formula see original document page 23</formula>通過(guò)使用Z。的平方，我們除去了通常用于Z。計(jì)算中的平方根符號(hào)。 這是降低優(yōu)化問(wèn)題維數(shù)的關(guān)鍵。下面，得到ZK/)和z:(/)的參數(shù)化模型，用于估計(jì)電纜相關(guān)參數(shù)， 即電纜的物理和/或電氣特性。為了簡(jiǎn)化表達(dá)式，測(cè)量平面索引將被省略?？紤]頻率相關(guān)函數(shù)<formula>formula see original document page 24</formula>
其中，特征阻抗相應(yīng)地由它的主要參數(shù)來(lái)定義 Z0(/) = V(及+何.丄)/(G +何，C)一般地，每單位長(zhǎng)度的阻抗被建模為通過(guò)梗用Hilbert變換，每單位長(zhǎng)度的電感可以被建模為其中A(/a,)依靠2(乂"/)的Hilbert變換爭(zhēng)悝^ 這意味著廣義的電纜模型包含三個(gè)參數(shù)Wo，"/，1^1。 例如，ETSI模型定義<formula>formula see original document page 24</formula>其中最后的等式僅表示每單位長(zhǎng)度的阻抗為兩個(gè)常數(shù)(標(biāo)注為A和 的函數(shù)。使用《(/)定義中的W(/)和力(/)的上述表達(dá)式，假定G-O,給出<formula>formula see original document page 24</formula>函數(shù)z〗(/)意在用于最小二乘標(biāo)準(zhǔn)中，以便估計(jì)電纜的特性，即物理和/或電氣參數(shù)。不過(guò)，通過(guò)引入一對(duì)新參數(shù)，上述表達(dá)式需要進(jìn)一步簡(jiǎn)化。因此，下列參數(shù)定義為<formula>formula see original document page 25</formula>給定<formula>formula see original document page 25</formula>已經(jīng)引入函數(shù)應(yīng)該指出的是，參數(shù)^,A,o^定義了當(dāng)前^t型中的電纜特性。使用濾波器濾波Z。2(/)將是適當(dāng)?shù)模瑸V波器這里標(biāo)注為//(/)。因此，濾波形式成為所建模的z幼H/""。'z"乃信號(hào)，即<formula>formula see original document page 25</formula>上述等式的逆傅立葉變換得到'Z游0)=柳 Z。 (0 Z0 (0 = '柳 魄fly ) + "2 柳，其中0表示巻積運(yùn)算符號(hào)。應(yīng)該指出的是，逆傅立葉變換可以使用/不使用Hermitian對(duì)稱來(lái)執(zhí)行，得到實(shí)數(shù)/虛數(shù)取值的時(shí)域信號(hào)。通過(guò)引入""。/^柳^"'W和明確表述電纜特性行為，公式產(chǎn)生<formula>formula see original document page 25</formula>其中信號(hào)Z皿"^,^)因此取決于電纜相關(guān)參數(shù)a,和。 通過(guò)使用上面描述的才莫型，標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)可以表示為<formula>formula see original document page 25</formula>其中^"j是所定義的濾波器的脈沖響應(yīng)并且0表示巻積運(yùn)算符號(hào)。使用嚴(yán)格的向量符號(hào)，省略時(shí)間相關(guān)m和n2,這可以被寫(xiě)作 <formula>formula see original document page 26</formula>其中<formula>formula see original document page 26</formula>和<formula>formula see original document page 26</formula>函數(shù)的最小化可以解析地得到解決，作為參數(shù)",的固定值的最小二乘(ALS)解決方案，即<formula>formula see original document page 26</formula>其中"表示共軛轉(zhuǎn)置。不失去一般性，從現(xiàn)在開(kāi)始假定，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，矩陣A和向量r都 是實(shí)數(shù)取值。復(fù)數(shù)情況可以通過(guò)引入如上所述的實(shí)數(shù)運(yùn)算符號(hào)來(lái)類(lèi)似 加以處理。通過(guò)固定參數(shù) ，問(wèn)題已經(jīng)減少到一維，這可以4艮容易地以低復(fù)雜 度解決。舉例來(lái)說(shuō)，參數(shù)a,可以設(shè)置為跨越從"—到^^的區(qū)域，然后 可以選擇給出了 《/ ,^(^), 2(^》的最小值的解決方案。 一般地，這個(gè)一 維問(wèn)題可以解決如下<formula>formula see original document page 26</formula>并且使用^"來(lái)計(jì)算因此，上面描述的解析最小二乘電纜模型可以被用向量<formula>formula see original document page 26</formula>表示。適合于解析最小二乘估計(jì)算法的又一電纜模型可以從雙絞線對(duì)模型得到(參見(jiàn)比利時(shí)布魯塞爾大學(xué)的Patrick Boets在1997年5月發(fā)表 的 "Frequency Domain Identification of Transmission Lines from Time Domain Measurements"的69頁(yè)中,斤描述的)。通過(guò)4吏用我們以 前的定義，電纜模型可以使用如上的相同等式來(lái)表示，但是",現(xiàn)在是 向量。即<formula>formula see original document page 27</formula>但是現(xiàn)在是下列定義<formula>formula see original document page 27</formula>其中<formula>formula see original document page 27</formula>A是根據(jù)下式的自變量的k階Bessel函數(shù)這里，C是每單位長(zhǎng)度的電容，并且d是電纜(段)長(zhǎng)度。通過(guò)應(yīng)用上面的在先前定義的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)上的模型，我們得到下列最 小二乘解決方案<formula>formula see original document page 27</formula>以及5"=(勿Ls)^0/^))勺("/^)7^注意，在這種情況下，最小化J是在兩維上而不是在一維上進(jìn)行的。 不過(guò)，相比多維優(yōu)化，這仍是一個(gè)低復(fù)雜度運(yùn)算。因此，上面的電纜模型可以由以下向量"("'a'4來(lái)描述，其中向量 元素^皮定義如上。應(yīng)該指出的是，對(duì)于ETSI模型，不可能準(zhǔn)確估計(jì)R、 L和C。這可以 通過(guò)設(shè)置例如C為固定值來(lái)解決，然后估計(jì)電纜段的R/C和L/C。其他 解決辦法當(dāng)然也有可能，例如，相反L可被設(shè)定為固定值等等。根據(jù) 一 個(gè)具體實(shí)施例，描述了用于建模和估計(jì)第 一 電纜段的方法。 基于類(lèi)似方法，現(xiàn)在這將被擴(kuò)展到估計(jì)其他電纜段。原則上，該方法 使用連續(xù)建模和估計(jì)從中心局到客戶側(cè)的路徑進(jìn)行操作。在每個(gè)迭代步驟中，估計(jì)未知參數(shù)向量g,它對(duì)應(yīng)于識(shí)別連接到各個(gè) 測(cè)量平面的電纜類(lèi)型。當(dāng)開(kāi)始第一次迭代時(shí)，測(cè)量平面對(duì)應(yīng)SELT設(shè)備 的連接點(diǎn)(如果這樣使用的話)。在開(kāi)始第二次迭代之前，測(cè)量平面 實(shí)質(zhì)上被移動(dòng)(在解析最小二乘算法中)到多段電纜的第一和第二電 纜段之間的連接點(diǎn)。各個(gè)f向量(《)在每次迭代步驟中被估計(jì)和保存， 從而使得能夠建立電纜模型直到最后測(cè)量平面。我們通過(guò)描述廣義迭 代LTI算法的程序開(kāi)始。此后，接著是解析迭代最小二乘算法的類(lèi)似 程序?；趶V義模型的迭代LTI算法(通常要求多維優(yōu)化)描述如下。 假設(shè)電纜有N段，該方法將基于《向量的前(i-l)個(gè)來(lái)識(shí)別第i段， 其中1 = 1,2,…，N。因此，在第i次迭代步驟中，估計(jì)過(guò)程得到0SDr,' 、, ，= =-，它建模了來(lái)自連續(xù)測(cè)量平面i的反射拖尾，其中<formula>formula see original document page 29</formula>這里，對(duì)于i = l, ^,(/)等于Z。w(/)，并且對(duì)于i>l, Z一.(/)等于Z。(/^) 或者可選地等于Z。J/)。其他阻抗或者信號(hào)也可以替換為z—.(/),它略微修改了下面的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。頻率相關(guān)鏈矩陣參數(shù)根據(jù)在這個(gè)文件中前面給定的定義來(lái)計(jì)算，其中<formula>formula see original document page 29</formula>這里，根據(jù)所使用的定義:<formula>formula see original document page 29</formula>減去第i個(gè)拖尾得到頻域信號(hào):其中鏈矩陣和^之間的關(guān)系可以由一組7>式來(lái)描述，這組7>式取決于所佳_ 用的模型的特定類(lèi)型?，F(xiàn)在將開(kāi)始時(shí)域中的估計(jì)。為此，我們需要將我們的頻域信號(hào)轉(zhuǎn)換到時(shí)域。有兩種方法來(lái)〗故到這一點(diǎn)，4吏用以及不4吏用Hermitian對(duì)稱。 在后一種情況下，我們將得到復(fù)數(shù)取值的時(shí)間信號(hào)。所描述的標(biāo)準(zhǔn)函 數(shù)可以處理這兩種情況。因此，在第i次迭代步驟中，標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)得到2 Re2{^^("^.)}+Im2gL(",^)}通過(guò)最小化,w)，可以估計(jì)向量《，它一般需要多維優(yōu)化程序。應(yīng)當(dāng)指出的是，在上面的公式中，ni和ri2也依賴于i，但是這種依賴 性已經(jīng)省略。由于在每個(gè)迭代步驟中估計(jì)《，各個(gè)特征阻抗和傳播常數(shù)可以基于為 各個(gè)模型定義的等式來(lái)估計(jì)。這結(jié)合了第i段的距離或長(zhǎng)度(這里表 示為jw )的估計(jì)，即，基本上從測(cè)量平面(i + l )到i的反射時(shí)間，這 意味著有可能計(jì)算當(dāng)前估計(jì)的段的相應(yīng)頻率相關(guān)ABCD-矩陣為cosh(y問(wèn))rf")) 20問(wèn)).Sinh(r(^)rf(!'))在上面的矩陣中，我們強(qiáng)調(diào)對(duì)《和#的依賴性?？梢栽谏厦婷枋龅娜我?步驟中使用適當(dāng)濾波器來(lái)進(jìn)一 步增強(qiáng)迭代估計(jì)過(guò)程的性能。對(duì)于i-i + l，重復(fù)迭代過(guò)程，直到發(fā)現(xiàn)傳輸線路的末端。 基于模型的迭代LTI算法(其適合于低復(fù)雜度解析最小二乘方法)可以描述如下。假定電纜具有N段，該方法將基于《向量的前(i-l )個(gè)來(lái)識(shí)別第i 段，其中i=l，2，...，N。因此，在第i次迭代步驟中，迭代估計(jì)程序得 到它建模了來(lái)自連續(xù)測(cè)量平面i的反射拖尾，這里，//,.(/)是在第i次迭代步驟中使用的適當(dāng)濾波器，以便改善估計(jì)結(jié)果。減去第i個(gè)拖尾得到頻域信號(hào)現(xiàn)在我們將在時(shí)域做估計(jì)。為此，我們需要將我們的頻域信號(hào)變換 到時(shí)域。描述了可以做到這一點(diǎn)的兩種方法，使用以及不使用 Hermitian對(duì)稱。在后一種情況下，我們將得到復(fù)數(shù)取值的時(shí)間信號(hào)。 所描述的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)可以處理這兩種情況。因此，在第i次迭代步驟中，標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)得到 ) = |>2 {物(0("')} + Im2 {物(0(")}當(dāng)執(zhí)行最小化/'乂《)并且因此估計(jì)《時(shí)，可以如上所描述的那樣使用 低復(fù)雜度最小二乘算法。應(yīng)當(dāng)指出的是，在上面的公式中，m和Il2也依賴于i,但是這種依賴 性已經(jīng)省略。由于在每個(gè)迭代步驟中估計(jì)《，各個(gè)特征阻抗和傳播常數(shù)可以基于為 各個(gè)模型定義的等式來(lái)估計(jì)。這結(jié)合了第i段的距離或長(zhǎng)度(這里表示為W0)的估計(jì)，即，基本上從測(cè)量平面(i + l)到i的反射時(shí)間，這 意味著有可能計(jì)算當(dāng)前估計(jì)的段的相應(yīng)ABCD-矩陣為在開(kāi)始下一次迭代之前，如果沒(méi)有找到傳輸線路的末端，即i-i + l， 我們通過(guò)根據(jù)下列公式計(jì)算Zf"(/)來(lái)(實(shí)質(zhì)上)移動(dòng)測(cè)量平面z闊(/) = W,，A(/4)W)cp "1 W,《).z/)(/)-4(M)應(yīng)當(dāng)清楚，本發(fā)明不僅僅限于專(zhuān)門(mén)解釋說(shuō)明的實(shí)施例，而是可以使 用不同的模型，這些模型包含有不同的未知參數(shù)并且要求設(shè)立不同的 標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。它也適用于任何類(lèi)型的傳輸線路或任何數(shù)目的段。不同種 類(lèi)的測(cè)量設(shè)備也可以使用。濾波器可以用于任何需要的程度和任何種 類(lèi)，取決于對(duì)用于建模的信號(hào)質(zhì)量的要求。所有描述的算法可以用軟件實(shí)現(xiàn)。特別是通過(guò)使用解析最小二乘(ALS)方法，該算法可以很容易地在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)中實(shí)現(xiàn)， 或者以具有專(zhuān)用集成電路ASIC的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者作為現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén) 陣列FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的一個(gè)好處在于，如果例如使用了 SELT,則測(cè)量特征和精度 可以提高。相對(duì)于一種靜態(tài)電纜數(shù)據(jù)庫(kù)方法，由于溫度變化等引起的 電氣特性上的波動(dòng)，可以得到自動(dòng)補(bǔ)償。事實(shí)上，電氣特性可以隨著 時(shí)間進(jìn)行跟蹤。除此之外，可以識(shí)別完全新的電纜和未知電纜，而不 需要更新任何電纜數(shù)據(jù)庫(kù)之類(lèi)。這也是本發(fā)明的一個(gè)好處，即相比于 基于使用大型電纜數(shù)據(jù)庫(kù)的方法來(lái)說(shuō)減少估計(jì)時(shí)間以及存儲(chǔ)器使用。 這也是本發(fā)明的一個(gè)好處，即系統(tǒng)復(fù)雜度低，尤其是相比基于數(shù)據(jù)庫(kù) 結(jié)構(gòu)減少系統(tǒng)復(fù)雜度。這是有利的，因?yàn)楹芏嗑€路的數(shù)據(jù)庫(kù)處理需要 許多處理功率和內(nèi)存，而本發(fā)明的概念可以在DSLAM級(jí)(線路板級(jí)) 上實(shí)現(xiàn)。除此之外，它不需要任何金屬接入或者繞開(kāi)混合電路。另外 的一個(gè)好處在于，基本上不需要任何先驗(yàn)信息。本發(fā)明也可以用來(lái)創(chuàng) 建或更新電纜數(shù)據(jù)庫(kù)或類(lèi)似設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)查包括多個(gè)電纜段(S1，...，SN)的傳輸線路的方法，其包括執(zhí)行環(huán)路拓?fù)渥R(shí)別，包括步驟-依靠連接在第一測(cè)量平面(p1)上的測(cè)量設(shè)備，輸入探測(cè)信號(hào)到傳輸線路；-接收所反射的回波信號(hào)，該回波信號(hào)包括所反射的探測(cè)信號(hào)，特征在于，它進(jìn)一步包括步驟-使用所反射的回波信號(hào)來(lái)計(jì)算等效總輸入阻抗，例如Zin(1)(f)、(Zin(1)(f))2或S11(1)(f)，-變換等效總輸入阻抗到平面域，例如時(shí)域zin(1)(t)、(zin(1)(t))2或s11(1)(t)，即變換到時(shí)間等效總輸入阻抗，如果需要或希望的話或者允許連續(xù)估計(jì)電纜段長(zhǎng)度，i＝1，...，N，N是總的迭代確定的電纜段數(shù)量，-確定電纜段si長(zhǎng)度的估計(jì)或關(guān)于電纜段si長(zhǎng)度的信息，該長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)從所述測(cè)量平面pi到隨后的測(cè)量平面pi+1的距離di，-使用所選擇的電纜模型，該電纜模型表示為包括多個(gè)未知參數(shù)的向量<overscore>θ</overscore>i，model，-建立與所選電纜模型有關(guān)的并且用于各個(gè)電纜段si的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)Ji，-應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)Ji到所選電纜模型，-通過(guò)減少或者消除在測(cè)量平面pi上產(chǎn)生的反射信號(hào)的影響來(lái)最小化標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)Ji以提供對(duì)實(shí)電纜模型向量<overscore>θi</overscore>的估計(jì)，-使用段si的所估計(jì)的實(shí)模型向量<overscore>θi</overscore>來(lái)計(jì)算特征阻抗Z0(f，<overscore>θi</overscore>)和傳播常數(shù)γ(f，<overscore>θi</overscore>)，-使用在前電纜段si的所計(jì)算的特征阻抗Z0(f，<overscore>θi</overscore>)、傳播常數(shù)或者速率γ(f，<overscore>θi</overscore>)、所估計(jì)的在前電纜段si的長(zhǎng)度、以及等效輸入阻抗例如各個(gè)在前電纜段si的Zin(i)(f)或S11(i)(f)，計(jì)算等效輸入阻抗，例如各個(gè)隨后的電纜段的Zin(i+1)(f)或S11(i+1)(f)，-變換隨后測(cè)量平面pi+1的等效總輸入阻抗Zin(i)(f)或S11(i)(f)到時(shí)域，這樣使得迭代地提供環(huán)路拓?fù)渥R(shí)別，給出關(guān)于多個(gè)當(dāng)前傳輸線路特性的信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，特征在于測(cè)量設(shè)備基于頻域或者時(shí) 域反射計(jì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，特征在于所計(jì)算的等效總輸入阻抗包括總輸入阻抗Z, (/)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，特征在于所計(jì)算的等效總輸入 阻抗包括散射信號(hào)或者所計(jì)算的等效總輸入阻抗包括總輸入阻 抗平方fZ, (/))2。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，特征在于散射信號(hào)包括一端口散射 信號(hào)《(/)，其取決于總輸入阻抗Z,^(/)和已知確定的輸出阻抗Z。J/)，為<formula>formula see original document page 3</formula>
6. 根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，特征在于它包括步驟在 變換各個(gè)等效輸入阻抗之前，-濾波所計(jì)算的等效輸入阻抗以改善所反射的回波信號(hào)的測(cè)量。
7. 根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，特征在于變換步驟包括 -依靠逆離散傅立葉變換(IDTF)使用快速傅立葉變換(IFFT)算法來(lái)變換各個(gè)等效輸入阻抗信號(hào)成為時(shí)域上的實(shí)數(shù)/復(fù)數(shù)取值的信號(hào)，需 要/不需要Hermitian對(duì)稱擴(kuò)展。
8. 根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，特征在于該方法包括步驟 -使用這樣的模型作為參數(shù)化頻率相關(guān)電纜模型，該這樣的模型包括與在用于不同電纜維數(shù)的表格中定義的每長(zhǎng)度單位的電纜特性有關(guān)的 電氣和/或物理參數(shù)，其提供M個(gè)未知參數(shù)給向量，5=[^,2,...,^]。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，特征在于正式電纜模型是ETSI模 型。
10. 根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，特征在于它包括步驟-使用具有主要參數(shù)的ETSI模型作為參數(shù)化頻率相關(guān)電纜模型，所 述主要參數(shù)分別包括在用于不同電纜維數(shù)的表格中^義的每長(zhǎng)度單位的電阻、電感、電容和電導(dǎo)，其提供未知參數(shù)給向量，""一^^J"c人
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，特征在于它包括步驟-使用Hilbert變換來(lái)減少未知參數(shù)的數(shù)量，因此提供減少數(shù)量的未 知參數(shù)給向量》，例如》4。。'^4，；加。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，特征在于最小化步驟包括 -使用優(yōu)化算法執(zhí)行優(yōu)化來(lái)估計(jì)至少 一些未知的主要參數(shù)，并且允許計(jì)算或伸計(jì)未知次要參數(shù)，該未知次要參數(shù)包括各個(gè)電纜段的各個(gè)特 征阻抗和傳播常數(shù)或速度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，特征在于優(yōu)化步驟包括基于在時(shí)域或者頻域中為各個(gè)段A定義的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)/,., -變換所使用的頻域標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)到時(shí)域，-使用表示對(duì)應(yīng)于各個(gè)電纜段i = l， . . ，N,的時(shí)間間隔的時(shí)間索引， -在每個(gè)迭代步驟中即為每個(gè)連續(xù)的電纜段&，最小化各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)/"
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-7的任何一項(xiàng)所述的方法，特征在于它包括步 驟為了最小化標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，-使用廣義或者解析最小二乘法來(lái)提供未知參數(shù)。
15. 根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，特征在于在每個(gè)迭代步 驟中或者對(duì)于每個(gè)電纜段A，它包括步驟-估計(jì)未知參數(shù)，例如未知向量《，i = l,..,N, -存儲(chǔ)未知參數(shù)，例如各個(gè)未知參數(shù)向量巧， -使用《向量來(lái)建立電纜模型數(shù)據(jù)庫(kù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，特征在于它包括步驟-基于各個(gè)先前未知參數(shù)向量d的先前未知參數(shù)，計(jì)算或者實(shí)際上測(cè) 量從段&的開(kāi)始所看到的輸入阻抗^或者散射信號(hào)然。
17. 根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，特征在于它包括步驟-補(bǔ)償在測(cè)量設(shè)備的輸出阻抗和所測(cè)量的總輸入等效阻抗之間的不匹配。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，特征在于該補(bǔ)償步驟包括-從所計(jì)算的等效總輸入等效阻抗中減去在所計(jì)算的等效總輸入阻 抗和設(shè)備輸出阻抗之差與所計(jì)算的等效總輸入阻抗和等效輸出阻抗之 和的比{直。
19. 一艮據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，特征在于測(cè)量設(shè)備執(zhí)行 單端環(huán)路測(cè)試(SELT)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1-17的任何一項(xiàng)所述的方法，特征在于它提供關(guān) 于多個(gè)電纜特性的信息，比如以下的一個(gè)或多個(gè)-電纜段數(shù)量、每個(gè)電纜段的長(zhǎng)度、每個(gè)電纜段的電氣特性、衰減、 電纜結(jié)構(gòu)、以及遠(yuǎn)端終端。
21. —種用于調(diào)查包括多個(gè)電纜段(Sl9 ...，SN)的傳輸線路的系統(tǒng)，該調(diào)查包括執(zhí)行環(huán)路拓樸識(shí)別，該系統(tǒng)包括連接在第一測(cè)量平面A上的測(cè)量設(shè)備，并且包括用于傳輸探測(cè)信號(hào)到電纜的裝置(1),用于處理來(lái)自所傳輸?shù)奶綔y(cè)信號(hào)的反射回波信號(hào)的裝置(5),所反射的回波 信號(hào)包括一個(gè)或多個(gè)回波，特征在于它包括計(jì)算裝置(6 )，用于計(jì)算等效總輸入阻抗，例如Z, (/)、 fZ^(/))2 或& (/);用于變換所計(jì)算的等效總輸入阻抗例如Zf(/)、 (3;(/))2或 ^(/)到時(shí)域的裝置，如果需要的話，該計(jì)算裝置(6)被適應(yīng)來(lái)對(duì)于 i=l，...，N,確定各個(gè)電纜段^長(zhǎng)度的估計(jì)，或關(guān)于各個(gè)電纜段^長(zhǎng)度 的信息，該長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)從測(cè)量平面A到隨后的測(cè)量平面Pw的距離并 且包括算法執(zhí)行裝置(7),其被適應(yīng)來(lái)選擇或者使用模型用于基于表 示為各個(gè)段&的各個(gè)向量《的多個(gè)未知參數(shù)來(lái)估計(jì)或者計(jì)算各個(gè)電纜 段的特征阻抗和傳播常數(shù)或者速率，以建立與所述模型相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn) 函數(shù)/,.,并且為每個(gè)各個(gè)^殳^應(yīng)用所述標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)T/到該;漢型上，并且使用在前電纜段^的所計(jì)算的特征阻抗Z//^、傳播常數(shù))</^>或者傳 播速率、所估計(jì)的各個(gè)在前電纜段A.的長(zhǎng)度、以及等效輸入阻抗例如 在前電纜段的Z, (/)、〖W(/))2或^(/),迭代地計(jì)算各個(gè)等效輸入阻抗， 例如各個(gè)隨后的電纜段的Z,"(/)或《"(/);并且變換隨后測(cè)量平面 的總輸入阻抗，這樣使得迭代地提供環(huán)路拓樸識(shí)別。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，特征在于該測(cè)量設(shè)備執(zhí)行時(shí)域反 射計(jì)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的系統(tǒng)，特征在于所計(jì)算的等效總 輸入阻抗包括總輸入阻抗Z,^(/)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的系統(tǒng)，特征在于所計(jì)算的等效總 輸入阻抗包括散射信號(hào)都(/)或者總輸入阻抗平方rzs(/))2 。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21-24的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，特征在于它包括 濾波裝置，用于濾波所計(jì)算的等效總輸入阻抗來(lái)改善回波信號(hào)的質(zhì)量。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21-25的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，特征在于變換裝 置包括快速傅立葉變換算法，用于應(yīng)用逆離散傅立葉變換到所計(jì)算的 等效總榆入阻抗。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21-26的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，特征在于該電纜 模型包括多個(gè)未知參數(shù)，對(duì)于每個(gè)各個(gè)段^表示為向量《，包括次要參 數(shù)，該次要參數(shù)組成特征阻抗Z//^, i-l，..，N,和傳播常數(shù)^/^。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，特征在于每個(gè)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)刀對(duì)于各個(gè)A被迭代地最小化以減少或者消除在各個(gè)測(cè)量平面A上產(chǎn)生 的所反射的信號(hào)的影響。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，特征在于在最后迭代步驟中，所估計(jì)的參數(shù)&和所計(jì)算的等效阻抗或者散射信號(hào)Z，(/)或者^(guò)"(/)提供用于計(jì)算對(duì)應(yīng)傳輸線路的終端端點(diǎn)的阻抗的 輸入阻抗的裝置。
30. 根據(jù)權(quán)利要求21-29的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，特征在于它凈皮適 應(yīng)來(lái)在連續(xù)建模和估計(jì)中使用廣義或者解析最小二乘(ALS)算法。
31. 根據(jù)權(quán)利要求21-30的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，特征在于 它作為連接到測(cè)量設(shè)備以及可選地收發(fā)信機(jī)上的軟件來(lái)實(shí)施。
32. 根據(jù)權(quán)利要求21-30的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，特征在于它作為 例如使用ASIC或者FPGA的硬件來(lái)實(shí)施。
33. 根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)和方法來(lái)建立電纜數(shù)據(jù)庫(kù)的 用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過(guò)環(huán)路拓?fù)渥R(shí)別調(diào)查具有多個(gè)電纜段(S₁，...，S_N)的傳輸線路。測(cè)量設(shè)備連接在第一測(cè)量平面p_i上，并且提供裝置(1；5)用于傳輸探測(cè)信號(hào)到電纜，并且用于處理所反射的信號(hào)，計(jì)算裝置(6)計(jì)算等效總輸入阻抗，例如Z_in⁽¹⁾(f)。計(jì)算裝置被適應(yīng)來(lái)對(duì)于i＝1，...，N，確定電纜段s_i的長(zhǎng)度，從測(cè)量平面p_i到隨后的測(cè)量平面p_i+1的距離d_i。算法執(zhí)行裝置(7)被適應(yīng)使用模型用于基于未知參數(shù)(其表示為各個(gè)向量Q_i(s_i))計(jì)算段s_i的特征阻抗和傳播常數(shù)，以建立與所述模型相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)J_i，并且為每個(gè)s_i應(yīng)用J_i.到該模型上，并且使用在前段s_i的所計(jì)算的特征阻抗Z_o(f，θ_i)、傳播常數(shù)γ(f，θ_i)、所估計(jì)的各個(gè)在前電纜段s_i的長(zhǎng)度、以及它的等效輸入阻抗，迭代地計(jì)算各個(gè)J_i的各個(gè)等效輸入阻抗，并且變換隨后平面p_i+1的總輸入阻抗，這樣使得迭代地提供環(huán)路拓?fù)渥R(shí)別。
文檔編號(hào)H04B3/46GK101336519SQ200680052153
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2006年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月31日
發(fā)明者A·弗特納, F·林德奎斯特, P·O·博杰森 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司