CN100486273C

CN100486273C - 一种数字用户线路外线衰减的测算方法

Info

Publication number: CN100486273C
Application number: CNB2005100983780A
Authority: CN
Inventors: 李胜; 任雄伟
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: WO2007028303A1; CN101160934A; CN1852351A; DE602006003045D1; EP1786187B1; EP1786187A1; ES2314911T3; ATE410881T1; EP1786187A4

Abstract

本发明公开了一种数字用户线路外线衰减的测算方法，该方法包括以下步骤：在用户线路上加低频测试信号，测量得到线路的线间综合电容以及环路电阻；根据所述线间综合电容、环路电阻和第一频率计算得到线路在第一频率下的真实衰减；根据所述线路在第一频率下的真实衰减、第一频率以及待测频率，计算得到线路在待测频率下的衰减。本发明不需要获取指定频点f上的四个一次参数，避免了艰难的测量过程。本发明还可以计算混合线径线路的衰减，进一步解决了混合线径线路衰减计算繁琐、结果误差大的问题。并且，本发明仅需低频下的环路电阻和线间综合电容就能得到线路的衰减，大大简化了宽带测试系统的系统设计，还降低了成本。

Description

一种数字用户线路外线衰减的测算方法

技术领域

本发明涉及宽带测试技术领域，特别是一种数字用户线路外线衰减的测算方法。

背景技术

随着通信技术的不断发展，骨干网的传输速度已经得到了很大提高，而相比之下，接入网的传输速率却始终是一个瓶颈。数字用户线路(DSL)技术，就是解决这接入瓶颈的主要技术之一。它包括高速DSL(HDSL)、非对称DSL(ADSL)、及甚高速DSL(VDSL)等多种类型，这些类型统称为X数字用户线路(XDSL)。

随着XDSL用户数量的急剧增长，电信运营商维护XDSL用户线路的负担越来越重，因此对宽带测试系统的需求也越来越大。宽带测试系统能够快速地获取XDSL的线路质量、能够承载的最大速率等信息，并且能够实现故障定位。当前主流的宽带测试系统可以分为时域反射(Time DomainReflect，TDR)方式为代表的方案和测试线路一次参数为代表的方案。其中，TDR方案简单地说就是在线路上加测试信号，并检测线路上反射回来的信号，然后根据发送信号的特征和检测到的反射信号的特征来直接计算线路的衰减，再结合线路的噪声计算出线路能够承载的最大速率。测试线路一次参数的方案就是线测试线路本身的一次参数，即双绞线的两线电阻之和R、双绞线两线电感之和L、双绞线两线间的电导值G和双绞线两线间的电容值C，然后根据一次参数计算出线路的衰减特性，再结合线路的噪声计算出线路能够承载的最大速率。上述两种测试方案的原理虽然不同，但是两者都需要线获取线路的衰减特性，可见测算XDSL线路的衰减特性是一个非常重要的技术问题。

假设所要测试的双绞线的长度为l米，直径为d米。图1所示的是，目前测试线路一次参数方案中获取线路衰减特性的流程。参考图1，该方法包括以下步骤：

步骤101，在高频f下，测量线路的一次参数，包括R(f)、L(f)、G和C。

其中，R(f)为在频率f下该双绞线的两线电阻之和，即环路电阻，当频率f变化时，R(f)随频率的变化很大。L(f)为在频率f下该双绞线的两线电感之和，当频率f变化时，L(f)同样随频率的变化很大。G为长度为该双绞线两线间的电导值，不随频率变化而变化，一般忽略不计。C为该双绞线两线间的电容值，即线间综合电容，C不随频率的变化而变化。

步骤102，根据测量得到的一次参数，计算线路的传播常数γ。

根据传输线理论，线路的传输常数γ可以通过公式(1)得到。

其中，

，π为圆周率。

传播常数γ决定了信号沿着双绞线传输时的能量衰减以及传输时延。基于趋肤效应，公式(1)的结果是一个复变函数，因此γ可以分解为实部和虚部，即有：

γ＝α/l+jβ/l (2)

其中，α/l为γ的实部，决定了信号的能量衰减，因此α也被称为衰减因子；jβ/l为γ的虚部，决定了信号的传输相位延迟。

步骤103，根据传播常数计算出线路的衰减因子α。从公式(2)可以看出α等于γ的实部乘以双绞线的长度l，进一步结合公式(1)和公式(2)，可以看出α就等于

的实部，从而计算出公式(1)的实部或

的实部就可以获得衰减因子α。需要指出的是，由于公式(1)中

是频率f的函数，因此α也是频率f的函数，因此α也可以表达成α(f)。

步骤104，根据衰减因子α(f)计算出各个频点上的衰减Y(f)。

计算衰减Y(f)所依据的是公式(3)：

Y(f)＝20log₁₀e^α(f)＝20log₁₀e×α(f) (3)

其中，e为自然对数常数，log₁₀e^α(f)表示以10为底的e^α(f)的对数值，log₁₀e表示以10为底的e的对数值。

从上述技术方案可以看出，计算频率f上的衰减Y(f)，必须先得到R(f)、L(f)、G、C这四个一次参数，并且代入公式(1)的R(f)和L(f)必须是在指定频点f上测得的R(f)、L(f)，而实际所需的频率f通常较高，但是在高频下测量R(f)、L(f)等值是非常困难的，并且由此引起最终得到的衰减会存在较大的误差。

另外，当前很多用户线路都是0.4mm线径的线路和0.5mm线径的线路组成的混合线径线路。采用上述技术方案测算这种混合线径线路的衰减时，必须先测量各段线路的R(f)、L(f)、G、C，计算出各段线路的衰减后，再计算各段线路衰减的总和，测量和计算过程非常繁琐。并且，测量各段线路的一次参数也是非常困难的，而且容易产生较大的误差，从而导致最终得到的总的衰减结果不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种数字用户线路外线衰减的测算方法，用以解决必须要获取指定频点f上的R(f)、L(f)、G、C四个一次参数才能计算出线路衰减的问题。

根据上述目的，本发明提供了一种DSL外线衰减的测算方法，该方法包括以下步骤：

A.在用户线路上加低频测试信号，测量得到线路的线间综合电容以及环路电阻；

B.根据所述线间综合电容、环路电阻和第一频率f₀计算得到线路在第一频率f₀下的真实衰减Y(f₀)；

C.根据所述线路在第一频率f₀下的真实衰减Y(f₀)、第一频率f₀以及待测频率f，计算得到线路在待测频率下的衰减Y(f)为：

Y (f) = Y (f_{0}) \times \sqrt{\frac{f}{f_{0}}} .

较佳地，步骤B包括以下步骤：B1.根据所述线间综合电容、环路电阻及第一频率计算得到线路在第一频率下的初步衰减结果；B2.将所述线路在第一频率下的初步衰减结果乘以预先得到的第一常数后加上预先得到的第二常数，得到线路在第一频率下的真实衰减。

在上述方案中，步骤B2之前进一步包括以下步骤：

B01.测量第一线路的环路电路和线间综合电容以及第一线路在第一频率下的真实衰减，和，第二线路的环路电路和线间综合电容以及第二线路在第一频率下的真实衰减；

B02.根据所述第一线路的线间综合电容和环路电阻计算第一线路在第一频率下的初步衰减结果，以及根据所述第二线路的线间综合电容和环路电阻计算第二线路在第一频率下的初步衰减结果；

B03.根据公式

k = \frac{Y 1 (f_{0}) - Y 2 (f_{0})}{X 1 (f_{0}) - X 2 (f_{0})}

和公式

const = \frac{X 1 (f_{0}) \times Y 2 (f_{0}) - X 2 (f_{0}) \times Y 1 (f_{0})}{X 1 (f_{0}) - X 2 (f_{0})},

计算得到所述第一常数和第二常数，

其中，k为所述第一常数，const为所述第二常数，f₀为第一频率，X1(f₀)为所述第一线路在第一频率下的初步衰减结果，X2(f₀)为所述第二线路在第一频率下的初步衰减结果，Y1(f₀)为所述第一线路在第一频率下的真实衰减，Y2(f₀)为所述第二线路在第一频率下的真实衰减。

较佳地，所述低频测试信号的频率在1000赫兹以下。

较佳地，所述第一频率大于等于100千赫兹且小于等于500千赫兹。

在上述技术方案中，所述DSL为非对称数字用户线路(ADSL)、或高速数字用户线路(HDSL)、或甚高速数字用户线路(VDSL)。

从上述方案中可以看出，由于本发明在低频信号下测量得到环路电阻R和线间综合电容C，然后计算该线路在频率f0下的衰减，再依此推算该线路在其它指定频率f下的衰减。本发明不需要获取指定待测频点f上的R(f)、L(f)、G、C四个一次参数，避免了艰难的测量过程。并且，本发明仅需低频下的环路电阻和线间综合电容就能得到线路的衰减，大大简化了宽带测试系统的系统设计，还降低了成本。由于低频下R几乎不变，因此本发明还减小了结果的误差。进一步，由于本发明所采用的公式在不同线径的线路或混合线径的线路有相同的常数，因此本发明还可以计算混合线径线路的衰减，进一步解决了混合线径线路衰减计算繁琐、结果误差大的问题。

附图说明

图1为现有技术中获取线路衰减特性的流程示意图；

图2为本发明中获取线路衰减特性的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明利用双绞线在低频下的环路电阻和线间综合电容计算线路在100千赫兹(kHz)～500kHz的某一频率f₀的衰减，然后在计算出线路在其它待测频率下的衰减。

参照图2，本实施例的流程包括以下步骤：

步骤201，测量得到双绞线的线间综合电容C，测量方法与现有技术中一样。由于线间综合电容C不随频率的变化而变化，因此可以在任意频率下测量C。本发明在低频下测得C，即在线路上加低频测试信号，该低频测试信号的频率在1000赫兹(Hz)以下，测量得到线路的线间综合电容C。

步骤202，在线路上加低频测试信号，该低频测试信号的频率在1000赫兹(Hz)以下，测量得到线路的环路电阻R。由于低频测试信号的频率很低，因此测得的环路电阻R可以近似和线路的直流环阻相等。

需要指出的是，测量线间综合电容C和测量环路电阻R的步骤201和步骤202没有先后次序之分，可以先测量C后测量R，也可以先测量R后测量C。

步骤203，根据所测量得到的线间综合电容C和环路电阻R，计算线路在频率f₀下的初步衰减结果X(f₀)。频率f₀的取值范围是大于等于100kHz且小于等于500kHz，即在100kHz～500kHz之间。

这里采用根据信号处理中波方程所得到的公式(4)计算频率f₀上的初步衰减结果X(f₀)，公式(4)如下所示：

X (f_{0}) = 20 \log_{10} e \times \sqrt{π \times f_{0} \times R \times C} - - - (4)

其中，e为自然对数常数，log₁₀e表示以10为底的e的对数值，f₀为一个在100kHz～500kHz之间的频率值，R为环路电阻，C为线间综合电容。

步骤204，根据线路在频率f₀下的初步衰减结果X(f₀)计算线路在频率f₀下的真实衰减Y(f₀)。这里采用的是经验公式公式(5)：

Y(f₀)＝k×X(f₀)+const (5)

其中，k和const为常数，可分别称为第一常数、第二常数。通过大量的测试和模拟发现，不论是针对0.4mm线径的线路或0.5mm线径的线路，还是0.4mm线径和0.5mm线径混合的线路，在同一个频率f₀下，k和const是基本不变的常数。那么，可以在频率f₀下对两条线路进行测量得到真实衰减Y1(f₀)和Y2(f₀)，并测量两条线路的R和C根据公式(4)分别计算得到两条线路的初步衰减结果X1(f₀)和X2(f₀)，然后将Y1(f₀)、Y2(f₀)和X1(f₀)、X2(f₀)分别代入公式(5)得到方程组(6)：

\{\begin{matrix} Y 1 (f_{0}) = k \times X 1 (f_{0}) + const \\ Y 2 (f_{0}) = k \times X 2 (f_{0}) + const \end{matrix} - - - (6)

根据方程组(6)很容易得到常数k和const的值，如公式(7)和公式(8)所示：

k = \frac{Y 1 (f_{0}) - Y 2 (f_{0})}{X 1 (f_{0}) - X 2 (f_{0})} - - - (7)

const = \frac{X 1 (f_{0}) \times Y 2 (f_{0}) - X 2 (f_{0}) \times Y 1 (f_{0})}{X 1 (f_{0}) - X 2 (f_{0})} - - - (8)

综合公式(4)和公式(5)可以看出，这两个公式可以合并成为一个公式，如公式(9)所示：

Y (f_{0}) = k \times X (f_{0}) + const

= k \times 20 \times \log_{10} e \times \sqrt{π \times f_{0} \times R \times C} + const

(9)

那么步骤203和步骤204也可以合成一个步骤：根据线间综合电容C、环路电阻R以及频率f₀，计算线路在频率f₀下的真实衰减Y(f₀)，所采用的公式为公式(9)。

相应地，常数k和const可以通过如下方法预先得到：在频率f₀下对两条线路进行测量得到真实衰减Y1(f₀)和Y2(f₀)，并测量两条线路的环路电阻R1、R2和线间综合电容C1、C2，然后将Y1(f₀)、Y2(f₀)和R1、C1、R2、C2分别代入公式(9)得到方程组(10)：

\{\begin{matrix} Y 1 (f_{0}) = k \times 20 \times \log_{10} e \times \sqrt{π \times f_{0} \times R 1 \times C 1} + const \\ Y 2 (f_{0}) = k \times 20 \times \log_{10} e \times \sqrt{π \times f_{0} \times R 2 \times C 2} + const \end{matrix} - - - (10)

根据方程组(10)很容易得到常数k和const的值，如公式(11)和公式(12)所示：

k = \frac{Y 1 (f_{0}) - Y 2 (f_{0})}{20 \log_{10} e \times \sqrt{π \times f_{0} \times R 1 \times C 1} - 20 \log_{10} e \times \sqrt{π \times f_{0} \times R 2 \times C 2}} - - - (11)

const = \frac{20 \log_{10} e \times \sqrt{π \times f_{0} \times R 1 \times C 1} \times Y 2 (f_{0}) - 20 \log_{10} e \times \sqrt{π \times f_{0} \times R 2 \times C 2} \times Y 1 (f_{0})}{20 \log_{10} e \times \sqrt{π \times f_{0} \times R 1 \times C 1} - 20 \log_{10} e \times \sqrt{π \times f_{0} \times R 2 \times C 2}} - - - (12)

步骤205，根据频率f₀、线路在频率f₀下的真实衰减Y(f₀)、以及待测频率f，计算得到线路在频率f下的衰减。

这里采用公式(13)进行计算：

Y (f) = Y (f_{0}) \times \sqrt{\frac{f}{f_{0}}} - - - (13)

由于公式(13)是一个线路特性的工程近似公式，该公式在f₀高于100kHz时才有效，因此在步骤203中要求f₀要大于等于100kHz。至于f₀小于500kHz只是一般性的要求，不是必要的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种数字用户线路DSL外线衰减的测算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

C.根据所述线路在第一频率下f₀的真实衰减Y(f₀)、第一频率f₀以及待测频率f，计算得到线路在待测频率下的衰减Y(f)为：

Y (f) = Y (f_{0}) \times \sqrt{\frac{f}{f_{0}}} .

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B包括以下步骤：

B1.根据所述线间综合电容、环路电阻及第一频率计算得到线路在第一频率下的初步衰减结果；

B2.将所述线路在第一频率下的初步衰减结果乘以预先得到的第一常数后加上预先得到的第二常数，得到线路在第一频率下的真实衰减。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤B2之前进一步包括以下步骤：

B03.根据公式

k = \frac{Y 1 (f_{0}) - Y 2 (f_{0})}{X 1 (f_{0}) - X 2 (f_{0})}

和

公式

const = \frac{X 1 (f_{0}) \times Y 2 (f_{0}) - X 2 (f_{0}) \times Y 1 (f_{0})}{X 1 (f_{0}) - X 2 (f_{0})},

计算得到所述第一常数和第二常数，

4、根据权利要求1～3之一所述的方法，其特征在于，所述低频测试信号的频率在1000赫兹以下。

5、根据权利要求1～3之一所述的方法，其特征在于，所述第一频率大于等于100千赫兹且小于等于500千赫兹。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述DSL为非对称数字用户线路ADSL、或高速数字用户线路HDSL、或甚高速数字用户线路VDSL。