用於測量高比特速率數據傳輸的用戶接口組件的工作特性的方法
2023-06-06 16:48:46
專利名稱：用於測量高比特速率數據傳輸的用戶接口組件的工作特性的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於測量高比特速率數據傳輸的用戶接口組件的工作特性的方法，以及實施了該方法的一個系統。
對於目前所使用的用於在公共中繼站和標準電話接口(POTS，普通老式電話業務)之間調節話音傳輸的組件或線路卡，開發出了一種簡單的低成本方法，它無需使用分離式測試單元，採用該方法也可在線路卡工作期間對其功能進行有效的檢測。通過信號處理器可向線路中送入一個合適的測試信號，所述線路採集所產生的電壓或電流。測量數據可反映出線路卡的功能是否正常。
在不久的將來，線路卡將會更多地用於新的開發階段，在該階段中可提供高比特速率的數據傳輸。這種線路卡例如適用於ADSL(非對稱比特速率數字用戶線路)或UDSL(通用數字用戶線路)。ADSL是一種傳輸方法，它提供的可能性是，通過唯一的一對銅雙絞線同時在基帶中傳輸普通標準接入信號(POTS)或ISDN接入信號(綜合數字業務網)，並且在上層頻率範圍內，額外朝下行方向向用戶接口傳輸高比特速率數位訊號(下行)以及朝上行方向(上行)傳輸中比特速率數位訊號，必要時還額外朝下行方向傳輸。
經POTS傳輸ADSL頻帶的原理結構見圖3和圖4所示。在圖3中，表示出ADSL的頻率隔離層關係。對於有效信號的公共傳輸，使用了頻率多路復用原理，其中傳輸的位於0至約4kHz基帶內的標準電話接入信號(POTS)，並且數位訊號在下行方向DS上處在約138kHz至1．1MHz之間的頻帶內，在上行方向US上的數位訊號處在約30kHz至138kHz之間的頻帶範圍內。其中不同的頻率範圍再次被劃分成帶寬為4．3125kHz的若干子信道。在共用傳輸路徑的終端，通過濾波器電路從數位訊號中分離出模擬電話信號(所謂的POTS或ISDN分離)，並且該信號分別被引入相應的用戶終端設備，如電話或數據機。
圖4表示的是用於ADSL的頻帶的原理結構，其回波補償與圖3所示的結構非常相似。在圖4中表示出被進一步劃分的子信道。其中的基帶也用於傳輸標準電話接入信號(POTS)。此外，相鄰的25個子信道和前述一樣，用於在上行方向US上傳輸數位訊號。當然在該方法中，這25個信道與其餘子信道同樣也可用於傳輸下行方向上的數位訊號，所以在下行方向上的傳輸一共有多達249個子信道可供使用。能夠這樣做的原因是，由於回波補償作用，由線路卡發出的信號回波又返回線路卡得到補償，所以幾乎可防止這種回波的幹擾作用。
在這種高比特速率的數據傳輸方法中，也希望在生產過程中以及在運行過程中，以簡單和快速的方式對用戶接口組件的特性進行測量。為目前所使用的POTS線路卡而開發的測量方法，當然無法用在新的xDSL線路卡上。
有一種可能是，對於高比特速率數據傳輸的用戶接口組件在生產和在使用過程中進行測試，其方法是以測試方式與一個第二數據機相連，然後在該數據機和線路卡之間交換數據。這種方法提供的可能是，對用戶接口組件的特性進行大範圍的和詳細的檢測。例如可通過該方法進行信噪比的完整測量以及位錯誤測量。另一方面，該方法的開銷很大，而且需要較長的時間，因為例如在ADSL中首先需要持續約10秒的完全激活階段。
所以本發明提出的任務是，提供一種簡單和快速的用於高比特速率數據傳輸的用戶接口組件的工作特性的測量方法它不需要在用戶端激活測試系統。
以上任務通過權利要求1特徵部分所述方法得到解決。根據本發明，首先通過線路卡或用戶接口組件生成一個測試信號，並且將該測試信號傳輸給與所述用戶接口組件相連的一條測試線路。其中的測試線路的特性是已知的。在所述線路中，基於測試信號而產生的一個回波信號將在用戶接口組件中重新被接收，或者通過該測試信號在線路中出現的電壓和電流被測量到，並且進行處理，以分析該用戶接口組件的特性。本發明所述方法利用了線路中的一個典型的特性模型。如果該線路在對面的終端沒有正確地結束，則由於錯誤匹配而會產生一個回波，它與發送信號和線路特性相關，所以處理所述回波信號時，可以推論到測試信號，進而得知用戶接口組件的功能。因為本發明所述方法並不需要進行激活階段，或者在測試線路的另一端設置用於接收、處理和發送其他測試信號的設備，所以該方法能夠以簡單的方式迅速完成。如果例如要在使用中檢測一個用戶接口組件，則所述測試線路可在短時間內經一個繼電器與用戶接口組件相連。
本發明的進一步改進是從屬權利要求的主題。用於高比特速率數據傳輸的新型用戶接口組件大多只能產生具有特定頻率和振幅的QAM(正交調幅)發射信號，而且如圖3所示是頻率隔離層的情況，在某些情況下也只能在另一個接收信號的頻率範圍內，測定振幅和頻率。所以在功能測試中出現的困難是，用戶接口組件的接收部分或者全部或者部分地工作在不同於發射部分的另一個頻率範圍內。為了可靠地確定所述用戶接口組件的工作特性，可以使用一個具有非線性特性曲線的公知線路終端，在回波信號內產生一個新的並且未包含在初始測試信號中的頻率分量。這種頻率分量的特徵性質例如可通過非線性失真測量法得知，所以也可以提供所述用戶接口組件的特性說明。一種可以實現的方案特別是，在具有頻率隔離層的ADSL中產生一個處在高頻帶DS中的測試信號，其頻率在138kHz至1．1MHz之間，並且該信號受到所述非線性終端的影響，其方式是所述回波信號以簡單的方式在所述用戶接口組件的較低接收頻帶US中重新被接收和處理。作為測試信號，例如可以是方波信號、電壓或電流斜波、恆定的電壓或恆定的電流，或者使用一個正弦波信號。還可以設想多個測試信號相互疊加。
對所述回波信號或所測得的電壓和電流的處理，可以採用不同的方法實現。例如可以對所測得的信號進行全時間掃描，或者也可採用平均值構成法或者峰值確定法。一種選擇的或附加的方法是，對回波信號的持續時間進行相關測量或閾值測量。如果測試信號作為一個恆定的電壓或一個恆定的電流在線路上傳輸，則優選測定直到調整到平衡狀態所需的時間。
如果要求確定多次測量或更長時間的工作特性，則不應當因此而影響線路卡在場中的正常工作，或者影響極小。所以最好將測量分成若干段(時間段)進行，並在時間段之間進行以下校驗，即是否在與一個用戶接口組件相連的遠程通信線路的終端建立來自或通向一個用戶接口的連接，其中所述方法在連接期間中斷。
本發明建議了一個測量用戶接口組件工作特性的系統，所述用戶接口組件包括一個用於生成所述測試信號的信號發生裝置，一個在與用戶接口組件相連的測試線路中傳送測試信號的發送裝置，該線路的特性是已知的，一個接收來自測試線路的信號的接收裝置以及一個處理裝置用於採集和處理在測試線路中產生的回波信號。
下面對照附圖所示實施例對本發明作進一步的說明。
圖1表示所述用戶接口組件和一個用戶接口之間的連接以及一條測試線路的示意圖；圖2表示所述用戶接口組件的具體構成；圖3表示通過POTS頻率隔離層的ADSL頻段的原理結構圖；圖4表示通過POTS回波補償的ADSL頻段的原理結構圖。
如圖1所示，遠程通信線路3將用戶端接口與公共中繼站2中設置的用戶接口組件1相連，所述用戶端接口由一個電話4和一個例如集成在一臺PC內的數據機5組成。在用戶接口組件1的輸出端有一個繼電器8，通過該繼電器，用戶接口組件在測試期間與測試線路6相連，該線路的線路特性是已知的。在所述測試線路6的終端設有一個具有非線性特性的線路終端7。
所述用戶接口組件1的詳細結構以及本發明所述測量方法的過程見圖2所示。所述用戶接口組件1具有一個信號發生裝置10，用於產生一個測試信號。作為測試信號例如可以是兩個頻率為200kHz和230kHz的正弦波信號疊加而成。這種測試信號被輸入所述用戶接口組件1的發射裝置11中，該裝置將所述測試信號送入測試線路6。在所述測試線路6的終端設有一個具有非線性特生曲線的無源線路終端7。由於(所希望的)測試線路6的錯誤匹配以及線路終端7的非線性特性，將產生一個回波信號，它和初始測試信號相比具有新的頻率分量。在以上給出的實施例中，兩個正弦波的疊加應當產生一個30kHz範圍內的新的頻率分量。
這個返回所述用戶接口組件1的回波信號將被接收裝置12接收，並且繼續傳輸給處理裝置13，該裝置例如可通過非線性畸變測量法將所述回波信號濾出並處理。根據回波信號的結論，可以了解到所述用戶接口組件1的工作特性。
作為正弦波信號的替代，當然也可使用其他形式的信號作為測試信號使用。此外還可設想，所述信號發生裝置10以及處理裝置13並不是所述用戶接口組件1本身的直接組成部分，而是集中設置在公共中繼站2內。所以所述檢測方法的進行只需要在所述用戶接口組件1和兩個附加的裝置11與13之間進行一次數據和信號交換即可，而且測試線路6與用戶接口組件1隻進行一次連接，因此通過一個中央測試裝置能夠以簡單和快速的方式檢測一個公共中繼站2內的所有組件。
權利要求
1．用於測量高比特速率數據傳輸的用戶接口組件(1)的工作特性的方法，包括以下步驟在用戶接口組件(1)中生成一個測試信號，並且將該測試信號傳輸給與所述用戶接口組件(1)相連的一條測試線路(6)，該線路的線路特性是已知的；藉助一個其線路特性是已知的、確定的線路終端(7)生成一個從所述測試信號中產生的回波信號；對所述回波信號或基於所述測試信號在測試線路(6)中產生的電壓和電流進行採集；對所述回波信號或所測得的電壓和電流進行處理，以得出用戶接口組件(1)的工作特性。
2．如權利要求1所述的方法，其特徵在於，通過使用位於測試線路(6)的終點的、具有非線性特性曲線的線路終端(7)，在所述回波信號內生成一個新的、未包含在測試信號中的頻率分量。
3．如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，作為測試信號使用一個方波信號。
4．如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，作為測試信號使用一個正弦波信號。
5．如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，作為測試信號使用一個電壓或電流斜波。
6．如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，作為測試信號使用一個恆定電壓或一個恆定電流。
7．如權利要求3至6的其中任一所述的方法，其特徵在於，所述測試信號由多個信號疊加組成。
8．如以上權利要求的其中任一所述的方法，其特徵在於，對所採集的回波信號或所測得的電壓和電流的處理是通過所測得信號的時間掃描實現的。
9．如權利要求1至7的其中任一所述的方法，其特徵在於，對所採集的回波信號或所測得的電壓和電流的處理是通過一個平均值生成法實現的。
10．如權利要求1至7的其中任一所述的方法，其特徵在於，對所採集的回波信號或所測得的電壓和電流的處理是通過一個峰值採集法實現的。
11．如權利要求1至7的其中任一所述的方法，其特徵在於，對所採集的回波信號或所測得的電壓和電流的處理是通過確定所述回波信號的持續時間實現的。
12．如權利要求11所述的方法，其特徵在於，確定所述回波信號的運行時間是通過相關測量法實現的。
13．如權利要求11所述的方法，其特徵在於，確定所述回波信號的運行時間是通過閾值測量法實現的。
14．如權利要求1至7的其中任一所述的方法，其特徵在於，對所採集的回波信號或所測得的電壓和電流的處理是通過達到平衡調整狀態持續時間實現的。
15．如以上權利要求的其中任一所述的方法，其特徵在於，以多個步驟執行所述方法，並且在所述步驟之間進行以下校驗，即是否在與一個用戶接口組件(1)相連的遠程通信線路(3)的終端建立來自或通向一個用戶接口(4，5)的連接，其中所述方法在連接期間中斷。
16．如以上權利要求的其中任一所述用於高比特速率數據傳輸的用戶接口組件(1)的工作特性的、相當於一種xDSL法的測量方法的用途，其特徵在於，所述測試信號在一個頻率範圍內生成，在該頻率範圍中用戶接口組件(1)能夠發送信號，並且對測試信號進行畸變，使得回波信號具有的頻率分量能夠被用戶接口組件(1)接收。
17．如權利要求16所述的方法的用途，其特徵在於，為對測試信號進行畸變，使用具有非線性特性曲線的線路接口(7)。
18．測量一個用戶接口組件(1)工作特性的系統，包括一個與用戶接口組件(1)相連的測試線路(6)，該線路的特性是已知的；一個用於生成所述測試信號的信號發生裝置(10)；一個在所述測試線路(6)中傳送測試信號的發送裝置(11)；一個接收來自測試線路(6)的信號或者接收基於測試信號在測試線路(6)中產生的電壓和電流的接收裝置(12)；一個處理裝置(13)，用於採集和處理在測試線路(6)中產生的回波信號或者測得的電壓和電流。
19．如權利要求18所述的系統，其特徵在於，為連接所述測試線路(6)，在所述用戶接口組件(1)的輸出端設置一個繼電器(8)。
全文摘要
在用於高比特速率數據傳輸的用戶接口組件(1)的工作特性的測量方法中,在用戶接口組件中生成一個測試信號,並送入測試線路(6)中的一個線路終端(7),其線路特性或終端特性是已知的。在測試線路(6)上從所述測試信號中產生的回波信號重新被所述用戶接口組件(1)採集,通過處理得出其工作特性。
文檔編號H04M1/24GK1291006SQ0013383
公開日2001年4月11日 申請日期2000年9月29日 優先權日1999年9月29日
發明者T·阿恩德特, J·紐馬耶爾 申請人:西門子公司