識別加感線圈的方法和開關裝置的製作方法

2023-09-11 21:52:10 2

專利名稱：識別加感線圈的方法和開關裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在通信線路中識別加感線圈的方法和開關裝置。
背景技術：
為了增加打電話的距離，初期有這樣的情況，有時候在常規距離上電感(稱為加感線圈或負載線圈)連接到用戶的聯接線路。較低衰減的電感影響約在3.5KHz以上的電話帶寬，這樣在打電話時增加發送的範圍或改善發送的質量。
然而，對約3.5KHz的頻率範圍，衰減很快升高，因此這連接線路不適於DSL連接技術(例如，ISDN，SDSL，ADSL，VDSL)。如果僅保證連接線路沒有加感線圈，線路能轉換為DSL發送技術。
評估有可能提出的安裝文件或由相應的測量，做出線路是否包含加感線圈的決定。在測量的情況中，區別單-端和兩-端測量裝置。在兩-端測量裝置的情況中，由頻率-相關線路的衰減測量能精確的推導出加感線圈的存在。然而，因為開關的線路端和用戶的線路端必須連接到測量裝置，此測量裝置不是特別好的適合於實際應用。
在單-端測量裝置的情況中，測量約4KHz以上電話帶寬中的輸入阻抗可以識別加感線圈的存在。在線路不與加感線圈連接的情況中，獲得輸入阻抗的大小對頻率單調下降。在3.5KHz輸入阻抗等於小於1500Ω。依賴於線路的長度和線路的參數，輸入阻抗也可等於僅400Ω。在與加感線圈連接的情況中，在低於4KHz的頻率範圍中，輸入阻抗出現有許多局域最大值的概貌，局域最大值的數目依賴於加感線圈數。絕對最大值在3到4KHz，輸入阻抗大於3000Ω。在3到4KHz之間的測量範圍中測量輸入阻抗，然後有可能查明加感線圈是否存在。輸入阻抗必須在線路輸入端直接測量。然而，線路常通過收發器和混合裝置(兩-線—四-線變換)連接到DSL收發器。變壓器改變輸入阻抗，也即改變變壓器線路的的頻率相關的概貌，在這種方法中，以這樣簡單的方式不再能簡單的和可靠的識別可能存在的加感線圈。

發明內容
本發明的目的是提供一種識別加感線圈的方法和相應的電路裝置。
根據本發明的方法基於不使用輸入阻抗而使用回波傳遞函數識別加感線圈(負載線圈)。
因此，本發明的識別用戶連接線引入的加感線圈[SIC]的方法包括以下步驟由發送設備發送周期的發送符號，由接收設備接收，取樣和進一步的處理模擬的接收信號，在規定的頻率範圍內對規定的頻率點數確定接收信號的頻率響應，從接收信號的頻率響應的實部和虛部計算有函數值的函數，由計算單元從函數值確定差分矢量，從差分矢量的分量推導出確定加感線是否存在的標準。
在方法的優選實例中，由函數發生器從函數值形成第一部分矢量和第二部分矢量，由矩陣相乘設備從第二部分矢量確定中間矢量，在差分級從第一部分矢量和中間矢量形成差分矢量。在此情況中，優選的，第一部分矢量作為分量，包括有偶數索引的函數值，第二部分矢量作為分量，包括有奇數索引的函數值。
優選的，標準存在於在比較器設備中差分矢量的分量的最大值和最小值之間的差值與規定的差值比較，如果差信號大於規定的差值就輸出信號，或在比較器設備中差分矢量的分量的絕對值之和與規定值之和比較，如果和大於規定值之和就輸出信號，或在比較器設備中差分矢量的分量的平方之和與規定值平方和比較，如果和大於規定值平方和就輸出信號，或在比較器設備中實際上不同於零的差分矢量的分量數與規定的零分量值比較，如果和大於零分量規定值就輸出信號。
在最後的情況中，為了能確定實際上不同於零的差分矢量的分量數，係數四捨五入並用有限字長表示，選擇量化大小(字長)，因此在無加感的情況中，對所有的係數產生零值。
優選的規定的頻率範圍在1和5KHz之間。識別用戶連接線引入的加感線圈[SIC]的方法的設備裝備有發送設備發送周期的發送符號，接收設備接收，取樣和進一步的處理模擬的接收信號，計算單元在規定的頻率範圍內對規定的頻率點數，確定接收信號的頻率響應，從接收信號的頻率響應的實部和虛部計算有函數值的函數，從函數值確定差分矢量，從差分矢量的分量推導出確定是否存在加感線的標準。
方法的一個優點在於，事實上測量回波傳遞函數要求，當發送特殊的測試信號時處理在DSL接收器中取樣的唯一的接收信號。因此，方法特別適合於連接到的DSL變換器和相應的混合裝置的情況，並適合於集成在DSL收發器中。


從下面的實例的描述中，顯示本發明的又一特徵和優點，附圖作為參考，圖1隻顯示已知的收發器的框圖；圖2顯示加感線的線路配置框圖；圖3顯示不同線路配置的F(f)的概貌；圖4顯示不同線路配置的ΔF(f)的概貌；圖5顯示不同線路配置的頻率響應Δr(f)的概貌；圖6顯示不同線路配置的頻率響應Δr(f)的實部和虛部的概貌；圖7顯示根據本發明識別加感線圈的電路裝置的第一實例；圖8顯示根據本發明識別加感線圈的電路裝置的第二實例。
具體實施例方式
圖1隻顯示已知的數字收發器1的框圖，有數字發射機2，數字接收機3，在發射機端的D/A變換器4，在接收機端的A/D變換器6，線放大器(線性驅動器)5和通過線變壓器的線混合器7。
用戶連接線9是無加感線(無加感線圈)或加感線(有加感線圈)。
在美國使用簡單的術語描述加感線。名稱為D66和H88的線是最常用的。在D66線的情況中，加感線圈的電感是66mH，在H88線的情況中，加感線圈的電感是88mH。在兩個線圈之間的距離分別是1356m和1829m(4450ft和6000ft)。在此情況中，D66線有約3.4KHz的限制頻率，H88線有約4KHz的限制頻率。
在圖2顯示加感線的線路配置。插圖顯示與電感10的連接線9，在此情況中，線9可以是D66線或H88線，即，在D66線的情況中，兩個鄰近的電感10之間的長度L是1356m，在H88線的情況中，兩個鄰近的電感10之間的長度L是1829m。
為了分辨連接發送的線是否包含加感線圈，評估不同頻率的傳遞函數。在此情況中，當發送有特定頻率的正弦信號時，傳遞函數指接收信號與發送信號的比率。
下面解釋傳遞函數的確定。
本發明的目的是在頻率fo確定傳遞函數，為此目的，波特率fT為fT＝N·fo其中，收發器選擇的N是偶數(如N＝32)。
然後發送有同樣幅度的 正符號和 負符號的周期數據序列，因此，除了在頻率fo的基頻，發送的信號也包括奇數諧波。
為了確定在fo的傳遞函數，必須從接收信號中濾除基頻。為此，一方面，在fT波特率(符號率)取樣的信號乘以基頻的餘弦信號，另一方面，乘以基頻的正弦信號。獲得以下的兩個信號 k＝1到N。
從兩個信號序列的算術平均獲得傳遞函數的實部和虛部，這一定影響信號周期對整數M的平均。
用以下的公式可以確定頻率響應的實部和虛部Re{H(fo)}=2NMk=1NMy1(k)]]>Im{H(fo)}=2NMk=1NMy2(k).]]>
為了測量頻率響應，除了選擇相當於波特率(符號率)fT的實部和虛部，必須確定不同頻率f的實部和虛部。
為了檢測加感線圈，進一步處理頻率響應的實部和虛部。
a(f)＝Re{H(f)}b(f)＝Im{H(f)}首先，從a和b形成作進一步處理合適的函數。此函數可以是，從實部和虛部形成的F(f)＝a(f)2+b(f)2大小的平方，從實部和虛部形成的F(f)=a(f)2+b(f)2]]>的大小，從實部和虛部形成的和F(f)＝a(f)+b(f)，從實部和虛部形成的差F(f)＝a(f)-b(f)或從實部和虛部形成的積F(f)＝a(f)·b(f)。
在沒有加感線圈的線路的情況中，從a和b導出的函數F獲得大大平滑的頻率相關的概貌，有加感線圈的線路在約2KHz到4KHz的頻率範圍中，產生稍有一點波動的概貌。
在圖3中說明F的概貌。在圖3中，頻率響應F(f)＝a(f)2+b(f)2大小的平方用作為進一步處理的函數。
在圖3中畫出由「1」，「2」和「3」指定的不同曲線[sic]。曲線「1」相當於有0.4mm厚的7.3km長的線路。在所示的例子中沒有加感線圈。曲線「2」相當於有0.4mm厚的7.3km長的線路。在所示的例子中，在H88裝置中有四個加感線圈。曲線「3」相當於有0.4mm厚的1.83km長的線路。在所示的例子中沒有加感線圈。
僅選擇在約1KHz到5KHz範圍中在一些頻率點使用的函數的支持點作進一步的處理。從這些支持值計算相應的參考函數F(f)。參考函數表示頻率的功率函數，並以最小方差的意義近似原始的測量函數。
F(f)=i=0nifi]]>從在頻率f測量的函數F(f)的支持值計算係數αi。
在沒有加感線圈的線路情況中，參考函數F(f)很好的相當於推導的函數，在有加感線圈的線路情況中，與功率函數的近似可能有大的偏差。
現在使用原始函數與參考函數之間的差分辯別加感線圈。
圖4顯示用於圖3的例子概貌的各差分函數。曲線「1」，「2」和「3」的參數如在圖3中的一樣。從1.9Hz到4.5Hz的範圍中從八個支持值的各情況計算係數αi。
下面詳細描述計算αi的方法和參考函數的確定。
考慮M個頻率點fi其中i＝1到m。用這些形成有係數的矩形矩陣。
Qi，j＝fij＝1i＝1到m，j＝1到n+1。然後，例如m＝8，n＝4產生下面的矩形矩陣Q=1f1f12f13f141f2f22f23f241f31f32f33f341f41f42f43f441f51f52f53f541f61f62f63f641f71f72f73f741f81f82f83f84]]>從要評估的函數F(fi)的m個值形成有分量的矢量。
ri＝F(fi)為了確定進一步評估測量的差分矢量，在矢量r的評估中給出下面的兩個選擇的解釋。
在第一評估方法的情況中，m＝8，矢量r表示如下r=F(f1)F(f2)F(f3)F(f4)F(f5)F(f6)F(f7)F(f8)]]>根據下面的公式使用矢量r獲得有係數αi的矢量α。
α＝(QT·Q)-1·QT·r
在此情況中，上標T表示轉置運算。
R＝(QT·Q)-1·QT可歸納為α＝R·r矩形矩陣R只依賴於頻率支持值，矢量r只依賴於要評估的函數F(fi)的支持值。
同樣的只用計算係數矢量的支持值評估差分函數。
下面用係數矢量αi獲得參考矢量rref＝Q·α下面產生差分矢量Δr＝r-rref＝r-Q·α＝r-Q·R·r＝[E-Q·R]·r其中矩陣E是(m×m)單位矩陣。
如果下面的寫成矩陣P＝[E-Q·R]差分矢量可表示為Δr＝P·r在此情況中，P是只依賴於頻率支持點的平方、對稱的(m×m)矩陣。矢量r直接包括要評估的函數值，並從測量的傳遞函數的實部和虛部相應的結合獲得。因此列矢量乘行矢量得到差分矢量的各個值。
下面確定可選的方法，原始矢量r分成兩個部分矢量r1和r2，在此情況中，以例子的方式，矢量r1包括有奇數頻率數的r的分量，矢量r2包括有偶數頻率數的r的分量。
根據以下公式可以用矢量r2計算矢量α未知的係數α＝(Q2T·Q2)-1·Q2T·r2＝R2·r2其中在各種情況中的矩陣Q2和R2從同樣的頻率支持值如r2(例如偶數頻率支持值)中產生。
只對相應於矢量r1的頻率支持值計算參考矢量。下面獲得參考矢量。
r1ref＝Q1·α＝Q1·R2·r2在此情況中，矩陣Q1從作為確定矢量r1的基礎的頻率支持值產生。
然後差分矢量是
Δr1＝r1-r1ref＝r1-Q1·R2·r2P12＝Q1·R2從那裡獲得以下公式Δr1＝r1-P12·r2然後從矢量r1和方形矩陣P12與矢量r2的乘積產生的矢量之間的差得到差分矢量Δr1。在此情況中，在上面的例子中，從奇數頻率支持值確定r1，從偶數頻率支持值確定r2。
因為用較低的係數數目實現矩陣乘，在第二實例的情況中確定差分矢量的實現費用低於第一實例的情況。
在圖5中顯示差分矢量。曲線「1」，「2」和「3」的參數分別與在圖3和圖4中的是一樣的。
如果頻率值相當於圖4的差分函數，由支持值作為應用。為計算，認為從頻率響應值確定的傳遞函數的支持值是計算機精度的基礎。因為由測量確定頻率響應值，必須指望a(f)和b(f)必然的有限的精度。在圖6中說明用10比特的實部a(f)和虛部b(f)的有限精度確定差分矢量。曲線「1」，「2」和「3」的參數分別與在圖3，圖4和圖5中的是一樣的。雖然無加感線路的差分矢量的值增加，實質上差分矢量的值仍小於加感線路。適當的評估差分矢量可推斷加感線圈的存在。
下面給出評估差分函數可能性的解釋，為了獨立於D66或H88線的配置，得到在試驗的線路中決定是否存在加感線圈的標準。
如從圖5和圖6獲得的，無加感線路產生差分矢量的分量小於加感線路情況的差分矢量。因此差分矢量可用於辨別加感線圈。首先必須推導標準，以合適的方式，標準與選擇的閾值作比較實現實際的辨別是可能的。
可能的標準是1)差分矢量的分量的最大值和最小值之間的差值，即，criterion＝Δrmax-Δrmin，2)差分矢量的分量的絕對值之和，即，criterion=i|ri|,3)]]>差分矢量的分量的平方和，即，criterion=iri2,4)]]>不同於零的分量數可進一步定義為標準。為此，首先係數四捨五入並用有限字長表示。選擇量化大小(字長)因此在無加感線路的情況中，所有的係數產生零值。在上面的例子中，例如，選擇的字長可以是9位元組，因此量化級是10-8。
在確定差分矢量後，提到的作為例子的標準1)到4)不須直接校驗；例如，適宜簡化校驗標準1)到4)中的一個，可以預先修正差分矢量。一個可能的修正存在於，例如在兩個相鄰的矢量分量之間形成差值dΔri＝Δri-Δri-1或在兩個相鄰的矢量分量之間的差形成差值ddΔri＝dΔri-dΔri-1用在圖7中說明的電路裝置實現識別加感線圈的方法。這採取計算差分矢量的第一方法。與在圖1中同樣的元件有同樣的參考符號。圖7的結構不同於圖1中的，頻率響應測量設備11周期的向發送機2輸出發送符，由發送機2在用戶連接線9上發送。同時，頻率響應測量設備11向發送機2輸出符號時鐘，接收機3和A/D變換器6連接後面的上行比特流。
為了在1到5KHz範圍內對規定的頻率點數產生分量a(f)和b(f)(更精確的，支持值a(fi)和b(fi))，接收的模擬回波信號在AD變換器6和接收機3之間流出，並在頻率響應測量設備11中取樣。分量a(f)和b(f)分別是在函數發生器12中計算的函數F(fi)的實部和虛部。
函數發生器12向矩陣乘設備13輸出輸出值ri，矩陣乘設備用矩陣乘從輸出值確定差分矢量。為此，如上面描述的，輸出值ri乘以矩陣P＝[E-Q·R]，因此產生比較設備14的輸入變量的值Δri。
在比較設備14中，從差分矢量的係數推導的合適的標準用作是否存在加感線的可靠表述。
在圖8中顯示根據本發明的識別加感線圈方法的電路裝置的第二實例。在此實例中，根據可選的第二方法計算差分矢量。與在圖1和圖7中同樣的元件有同樣的參考符號。圖8的結構不同於圖7中的，由函數發生器12形成輸出值r1i和r2i。在此情況中，用實例的方式，有偶數索引的分量形成第一部分矢量r1，有奇數索引的分量形成第二部分矢量r2。有分量r1i的部分矢量直接輸出到差分級15，而有分量r2i的部分矢量形成矩陣乘設備13的輸入變量，矩陣乘設備用矩陣乘從值r2i確定中間矢量P12·r2。在差分級15中從部分矢量r1減去中間矢量，因此產生有分量Δri的差分矢量，分量Δri作為比較器14的輸入變量。
然後相似於在圖7中的設備方法進入最後。
測量方法以簡單的方式集成在DSL收發器中。總之子系統如測量頻率響應要求的發送機和A/D變換器是存在的，因此不導致附加的費用。同樣的用通常存在的處理器實現評估需要的信號處理，為此只是需要擴大收發器的固件。
參考符號目錄1收發器2發送機3接收機4D/A變換器5線放大器6A/D變換器7線連接，混合級8線變壓器9用戶連接線10連接線電感11頻率響應測量12函數發生器13矩陣乘設備14比較設備15差分級
權利要求
1.一種識別用戶連接線引入的加感線圈的方法，包括以下步驟由發送設備(2，4，5)發送周期的發送符號；由接收設備(3，6)接收、取樣和進一步處理模擬的接收信號；在規定的頻率範圍內對規定的頻率點數確定接收信號的頻率響應；從接收信號的頻率響應的實部和虛部計算具有函數值的函數(F((fi))；由計算單元(11，12，13，14，15)從函數值(F(fi))確定差分矢量(Δri)；從差分矢量(Δri)的分量推導出確定加感線是否存在的標準。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於由函數發生器(12)從函數值(F(fi))形成第一部分矢量(r1)和第二部分矢量(r2)，由矩陣乘設備從第二部分矢量(r2)計算中間矢量(P12·r2)，在差分級(15)從第一部分矢量(r1)和中間矢量(P12·r2)形成差分矢量(Δri)。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於第一部分矢量(r1)作為分量包括有偶數索引的函數值(F(fi))，第二部分矢量(r2)作為分量包括有奇數索引的函數值(F(fi))。
4.根據權利要求1到3之一所述的方法，其特徵在於標準存在於差分矢量的分量的最大值和最小值之間的差值，(criterion＝Δrmax-Δrmin)，在比較器(14)中與規定的差分值比較，如果差值大於規定的差分值就輸出信號。
5.根據權利要求1到3之一所述的方法，其特徵在於標準存在於差分矢量的分量的絕對值之和，(criterion=i|ri|),]]>在比較器(14)中與規定的和值比較，如果和大於規定的和值就輸出信號。
6.根據權利要求1到3之一所述的方法，其特徵在於差分矢量的分量的平方和，(critirion=iri2),]]>在比較器(14)中與規定的平方和值比較，如果和大於規定的平方和值就輸出信號。
7.根據權利要求1到3之一所述的方法，其特徵在於實質上不同於零的差分矢量(Δri)的分量數在比較器(14)中與規定的零分量值比較，如果和大於規定的零分量值就輸出信號。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於為了確定實質上不同於零的差分矢量(Δri)的分量數，係數四捨五入並用有限字長表示，選擇量化大小(字長)因此在無加感線路的情況中，對所有的係數產生零值。
9.根據前述的權利要求之一所述的方法，其特徵在於規定的頻率範圍在1和5KHz之間。
10.一種識別用戶連接線引入的加感線圈的設備，包括發送設備(2，4，5)，用於發送周期的發送符號；接收設備(3，6)，用於接收、取樣和進一步處理模擬的接收信號；計算單元(11，12，13，14，15)，在規定的頻率範圍內對規定的頻率點數確定接收信號的頻率響應；從接收信號的頻率響應的實部和虛部計算有函數值的函數(F(fi))；從函數值(F(fi))確定差分矢量(Δri)；從差分矢量(Δri)的分量推導出規定加感線是否存在的標準。
11.根據權利要求10所述的設備，其特徵在於計算單元(11，12，13，14，15)包括函數發生器(12)從函數值(F(fi))形成第一部分矢量(r1)和第二部分矢量(r2)；由矩陣乘設備(13)從第二部分矢量(r2)確定中間矢量(P12·r2)；差分級(15)從第一部分矢量(r1)和中間矢量(P12·r2)形成差分矢量(Δri)。
12.根據權利要求10或11所述的設備，其特徵在於計算單元(11，12，13，14，15)包括比較器(14)，差分矢量的分量的最大值和最小值之間的差值，(criterion＝Δrmax-Δrmin)，與規定的差分值比較，如果差值大於規定的差分值就輸出信號。
13.根據權利要求10到12任一個所述的設備，其特徵在於計算單元(11，12，13，14，15)包括比較器(14)，差分矢量的分量的絕對值之和，(criterion=i|ri|),]]>與規定的絕對值之和比較，如果和大於規定的和值就輸出信號。
14.根據權利要求10到12任一個所述的設備，其特徵在於計算單元(11，12，13，14，15)包括比較器(14)，差分矢量的分量的平方和，(criterion=iri2),]]>與規定的平方和值比較，如果和大於規定的平方和值就輸出信號。
15.根據權利要求10到12任一個所述的設備，其特徵在於計算單元(11，12，13，14，15)包括比較器(14)，實質上不同於零的差分矢量的分量數與規定的零分量值比較，如果和大於規定的零分量值就輸出信號。
16.根據權利要求10到15任一個所述的設備，其特徵在於規定的頻率範圍在約1和5KHz之間。
全文摘要
本發明涉及在電訊線路中識別加感線圈的方法和開關裝置。為了辨別加感線圈，由發送設備(2，4，5)發送周期的發送符號，由接收設備(3，6)接收，取樣和進一步處理模擬的接收信號，在規定的頻率範圍內對規定的頻率點數，確定接收信號的頻率響應，從接收信號的頻率響應的實部和虛部計算有函數值的函數(F(f
文檔編號H04M3/30GK1545795SQ03800823
公開日2004年11月10日 申請日期2003年5月21日 優先權日2002年6月13日
發明者海因裡希·申克, 海因裡希 申克 申請人:印芬龍科技股份有限公司