CN103250403B - 用于测试的方法和测试系统以及模拟前端 - Google Patents

Abstract

描述一种用于测试耦合到电信系统的电信线路的模拟前端的方法和有关测试系统。测试系统包括：单端线路测试测量模块，用于经由所述线路上的所述模拟前端施加单端线路测试测量并且用于由此收集单端线路测试测量；以及处理装置，用于解译单端线路测试测量并且用于由此判断模拟前端发生故障；以及控制装置，用于控制单端线路测试测量模块和处理装置。

Description

用于测试的方法和测试系统以及模拟前端

技术领域

本发明涉及一种用于测试连接到电信系统中的电信线路的模拟前端的方法和测试系统。

背景技术

在WO2010／0644977A1中描述了一种方法或传输线路分析。其中，在DSL频带计划的停止频带中使用PSD掩码所允许的PSD来进行频域反射计FDR单端线路测试SELT测量。进一步的测量还可以在相邻的通带和另外的频带中进行，并且结果被合并以创建宽带测量结果。当被变换到时域时(例如通过逆傅里叶变换来产生线路脉冲响应)，在时间上获得较大的分辨率(并且因此较大的空间分辨率)。为了补偿AGC校准误差，使用不同AGC步骤的测量可以被缩放以平滑地彼此适合。如果测量重叠，则重叠的区域中的测量结果可以以各种方式被合并，以限制噪声的影响并创建从一个测量到下一个测量的平滑转变。

在公开号为US2009／0323902A1的美国专利申请公开中描述了用于基于单端线路测试(SELT)表征循环的系统和方法。一个实施例包括一种用于确定直循环(straight-loop)出发状态是否存在于循环测试下的方法。另一个实施例包括一种用于确定用于循环测试的循环规格的方法。

在EP1819098A1中描述了一种用于测试通信线路的传输损耗的方法和设备。其公开了一种用于测试被应用于调制解调器的数据通信的通信线路的传输损耗的方法，包括：在中心局端处对由用户调制解调器发送的握手载波信号的电压信号进行采样；根据该采样来计算与用户调制解调器相对应的载波信道的传输损耗；根据载波信道的传输损耗来计算通信线路的其他信道的传输损耗。在该申请中还公开了一种用于测试通信线路的传输损耗的设备。该申请所公开的方法和设备实现DELT。

在诸如数字用户线电信系统之类的电信系统中，电子装置的大部分由专用于更高层协议的数字电路制成。然而对于物理层，在数字信号处理器单元旁边仍然有许多模拟部件，这些模拟部件用来实际进行在数字信号与模拟信号之间的转换，以便放大或者滤波在与其耦合的电信线路上发送和接收的模拟信号。这样的典型数字用户线系统在它的模拟前端中包括典型部件，比如：

-数模转换器DAC，其将来自数字信号处理器的数字信号转换成模拟信号，即电压信号；以及

-线路驱动器LD，其在将来自数字模拟转换器DAC的信号发送给电信线路之前放大该信号；以及

-混合集线器，其从接收的信号分离发送的信号；以及

-高通滤波器HPF，其防止在xDLS信号与电话信号之间的交互；以及

-低噪声放大器LNA，其放大从电信线路接收的信号；以及

-防混叠滤波器，该防混叠滤波器是防止带外信号混叠的低通滤波器LPF；以及

-模数转换器ADC，其将接收的模拟信号转换成数字信号，以向数字信号处理器DSP馈送。

在那些模拟部件中的任何模拟部件中的经常由于闪电所致的硬件故障将使模拟前端系统停止服务。

不同于针对系统中的任何其它数字块(比如数字信号处理器或者任何其它更高层数字过程)的故障，模拟前端的停止服务无法经由软件检测到。

迄今为止，在客户抱怨他的电信线路时并且如果将怀疑模拟前端中的故障，则用于验证这一点的仅有方式是将这一客户的电信线路人工重接线到DLS板的另一端口或者甚至将这一线路重接线到另一块板以便检查线路是否将恢复服务。如果线路在重接线之后恢复服务，则问题确实归因于前一DSL端口的前端中的故障。然而在重接线之后线路未恢复服务的情况下，怀疑问题在电信线路本身上。这一重接线技术需要运营商的人工干预，因此耗时并且成本高。实际上，由于为了向恰当的中心局或者远程单元派遣技术人员以及将线路实际重接线到另一端口并检查服务是否被正确恢复所需要的时间，人工重接线干预可能耗时数小时。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测试耦合到比如上述已知的测试类型的电信系统中的电信线路的模拟前端的方法和测试系统，但是没有上述缺点。

根据本发明，该目的由于以下事实而实现，该事实是测试系统包括：单端线路测试测量模块，用于经由电信线路的模拟前端施加单端线路测试测量并且由此收集单端线路测试测量；以及处理装置，用于解译单端线路测试测量并且由此判断模拟前端发生故障；以及控制装置，用于控制单端线路测试测量模块和处理装置。

本发明的基本思想是将反射计(reflectometry)测量用于检测模拟前端中的硬件故障。

反射计或者也称为单端线路测试SELT是一种已知的并且在xDSL系统中使用的技术。

单端线路测试是一种用于标识捆绑器(binder)的电信线路中的削弱的方法并且包括对成捆的不同线路执行单端线路测试SELT的步骤。

一种公知的单端线路测试技术称为时域反射计TDR。TDR包括通过双绞线发送信号并且随时间测量接收的回波。经由传输输入向电信线路施加也称为入射信号的输入信号，并且经由接收输出来测量回波信号。获得的测量称为反射图(reflectogram)。在线路的任何、甚至轻度阻抗改变时，反射的回波电平将变化，这将在回波测量中表现为‘峰’或者‘谷’。在使用这一技术时，任何削弱(比如不良接触、桥接抽头或者线规改变)将在反射图中变得可见。

另一已知单端线路测试方法称为频域反射计FDR。这一技术包括测量作为频率的函数的回波信号幅度和相位。实际上，可以单独针对每个所需频率(称为频率扫描(sweep))或者一次针对所有频率(其中发射的信号是宽带信号)，来测量回波。所得的图是具有幅度与相位比对频率的反射系数的波特图。这样的图解译起来相当复杂，因为单个削弱将在回波幅度中表现为一系列规律间隔的凸起或者孔洞。

对于时域和频域反射计二者，结果受削弱(比如线缆中的不良接触或者水)影响而且受所谓正常缺陷(比如线规改变或者桥接抽头)影响。基于这些技术，已知要测量回路长度，以确定回路端接或者以检测比如桥接抽头之类的其它削弱。

本申请的原理是在电信线路上发送信号并且观测从该线路返回的信号的反射，即观测回波。在对连接到其模拟前端断路的xDSL端口的电信线路执行反射计测量时的情况下，观测的测量事实上不是从电信线路返回的回波，但是观测的测量将很接近于环境的背景噪声。

因此，如果反射计测量不含回波信号、但是仅含很低噪声，则有可能是从未在线路上发送入射信号，这可以表明故障位于模拟前端的传输部分中；或者有可能是不能正确测量入射信号，这可以表明故障位于模拟前端的接收部分中。

这样，获取的来自单端线路测试测量的信息用来诊断端口的模拟电路中的潜在硬件故障。

本申请的价值在于自动检测断路的模拟前端而无需人工干预这样的事实。这给维护网络的运营商带来时间和成本优点，并且因此在电信网络的诊断工具中集成这一特征很有价值。实际上，如上文提到的那样，人工重接线干预可能耗时数小时，而反射计测量以及测试结果的自动处理和解译耗时少于一分钟。它在未捆扎的场景中甚至更有价值，其中不同接线和xDSL板不属于相同公司。然后确实关键的是确定故障是否在板上或者在线路本身上，因为它意味着两个不同公司的责任

单端线路测试测量模块执行频域反射计FDR并且因此线路测试测量是信号功率谱密度。

这样的FDR实现方式的另一有特点的特征在于处理装置还被包括用于对预定义校准曲线与信号功率谱密度的图进行比较。总是在单端线路测试模块的设计时间或者初始化时间执行这样的所谓“校准曲线”，因为结果的正确解译需要它们。通常有执行的三种校准测量。对开路执行第一种，对短路执行第二种，并且对在数字用户线系统中通常为100欧姆的匹配阻抗执行第三种。这些校准测量在DSL板的设计时间执行，但是为了更准确而可以针对来自生产线的每个DSL板重复。以这一方式，校准曲线在DSL板在现场投入部署时已知。

一种以潜在检测断路的模拟前端为目的确定单端线路测试测量中的异常的方式在于：在测试系统中还包括处理装置用于针对接收的谱密度确定总功率，并且用于将总功率与预定阈值进行比较。由此，处理装置被设计用于在总功率在预定阈值以下时的情况下判断模拟前端发生故障。

另外，本申请的测试系统可以耦合到多个电信线路并且由此变得能够测试在测试系统与多个电信线路之一之间耦合的相应模拟前端中的每个模拟前端，即一个测试系统的不同模拟前端可以在它恰当工作时被检测。也必须注意不同线路可以都耦合到同一个板、但是也可以耦合到不同板，由此一个测试系统也服务于不同板。

可以至少部分在接入节点中包括或者可以至少部分在网络诊断工具中包括测试系统。这意味着本申请的可能实现方式包括其中完全在DSL板中实施或者完全在诊断工具中实施测试系统的实施例。

最后，测试系统的不同功能块可以集中于同一个网元中、但是也可以分布于不同网元、比如接入节点和／或诊断工具。

将注意，不应将在权利要求中使用的术语‘包括’解释为限于其后列举的装置。因此，‘包括装置A和B的设备’这一表述的范围不应限于仅由部件A和B构成的设备。它关于本发明意味着设备的仅相关部件是A和B。

类似地，将注意，也在权利要求中使用的术语‘耦合’不应被解释为仅限于直接连接。因此，‘耦合到设备B的设备A’这一表述的范围不应限于其中设备A的输出直接连接到设备B的输入这样的设备或者系统。它意味着在A的输出与B的输入之间存在路径，该路径可以是包括其它设备或者装置的路径。

附图说明

通过参照结合附图进行的以下实施例描述，本发明的上述和其它目的以及特征将变得更清楚并且将最好地理解本发明本身，在附图中，图1代表数字用户线板DSL板，并且图2在图上针对开路、短路和匹配端接示出反射计测量与校准曲线的比较。

具体实施方式

将借助图1中所示不同块的功能描述来说明根据本发明的设备根据它的在该图中示出的电信环境来工作。基于这一描述，块的实际实现方式将为本领域技术人员所清楚，因此将不加以具体描述。此外，将进一步具体描述用于测试模拟前端的方法的主要工作。

参照图1，示出DSL板的一个端口。DSL端口包括数字部分DIGITAL和模拟部分ANALOGUE。借助数模转换器DAC和模数转换器ADC形成在两个部件之间的边界。模拟部分包括具有以下部件的模拟前端AFE，这些部件按提到的顺序相互耦合：

-数模转换器DAC，其将来自数字信号处理器的数字信号转换成模拟信号，即电压信号；以及

-线路驱动器LD，其在将来自数字模拟转换器DAC的信号发送给电信线路之前放大该信号；以及

-混合集线器，其从接收的信号分离发送的信号；以及

-高通滤波器HPF，其防止在xDLS信号与电话信号之间的交互；以及

-低噪声放大器LNA，其放大从电信线路接收的信号；以及

-防混叠滤波器，该防混叠滤波器是防止带外信号混叠的低通滤波器LPF；以及

-模数转换器ADC，其将接收的模拟信号转换成数字信号，以向数字信号处理器DSP馈送。

必须注意可以在单个芯片中集成这些功能中的一些功能、但是并非它们中的所有功能，因为它们需要其它技术或者它们仅为较大部件，比如电感器、变压器或者大电容器。以这一方式，数模转换器可以与模数转换器集成，但是线路驱动器难以与另一部件进一步集成，因为它需要功率半导体技术、并且需要大电容器的滤波器难以与其它部件进一步集成。

高通滤波器HPF耦合到电信线路LINE，电信线路LINE又耦合到客户驻地设备CPE。

数字部分包括数字信号处理器DSP，该数字信号处理器耦合到数模转换器DAC和模数转换器ADC、以及本申请的测试系统TEST-AFE这二者。

测试系统TEST-AFE包括单端线路测试测量模块SELT、称为处理器PROC的处理装置和称为控制器CTRL的控制装置。单端线路测试模块SELT耦合到数字信号处理器DSP、处理器PROC和控制器CTRL。控制器也耦合到处理器。

在测试系统中包括单端线路测试测量模块SELT用于经由模拟前端对线路LINE施加单端线路测试测量并且用于由此收集单端线路测试测量。在测试系统TES-AFE中包括处理器PROC用于解译单端线路测试测量并且用于由此判断模拟前端AFE出故障或否。在测试系统TEST-AFE中包括控制器CTRL用于控制单端线路测试测量模块SELT和处理器PROC。

假设一种情形，其中客户抱怨他的电信线路，例如LINE。本申请的方法提供一种用于验证是否可以怀疑模拟前端中的故障的方式。运营商可以在这样的情形中触发控制器CTRL，该控制器CTRL又将控制单端线路测试测量模块和处理器。

向单端线路测试测量模块转发第一控制信号，以便触发这一模块经由相应线路LINE的模拟前端施加单端线路测试测量，并且由此收集单端线路测试测量。

测量模块SELT向测试系统的处理器PROC转发收集的单端线路测试测量。

在接收测量时，处理器PROC开始解译单端线路测试测量并且由此判决关于电信线路LINE的抱怨是否归因于相关联的前端发生故障。

必须注意，在例如测量模块SELT例如按照平常方式执行单端线路测量并且由此以平常方式向处理器提供收集的测量时，提供一种用于借助控制器CTRL控制单端线路测试测量模块SELT和处理器PROC二者的备选方式。在运营商启动控制器CTRL的情况下，控制器向处理器PROC发送第二控制信号，以便触发对例如新近接收的测量的解译和判决的执行。目的事实上在于经由控制器CTRL向设备SELT和PROC二者转发外界事件以便执行它的功能。

必须注意，在例如xDSL系统中通常使用频域反射计FDR作为单端线路测试测量。在施加FDR时，反映测量的典型导频实际上示出作为频率的函数的接收信号功率，即接收信号功率谱密度PSD。

注意接收的信号，即SELT模块接收的信号，可以是或者可以不是回波信号。这依赖于模拟前端是否确实断路并且如果它断路则也依赖于相应的断路部件。

如上文说明的那样，总是在单端线路测试模块SELT的设计时间或者初始化时间生成校准曲线，因为它们需要被用于结果的正确解译。在图2中示出这些校准曲线。对以下各项执行在设计时间生成的典型的三种校准测量：

-开路；以及

-短路；以及

-数字用户线系统中的通常为100欧姆的匹配阻抗。

根据经典传输线理论，回波信号的最大测量信号出现于端口被开路或者短路端接时。这在图2中示出，即最高曲线。在这些情况下，所有信号功率回到发射器。另外，回波信号的最小测量信号发生于端口被匹配阻抗端接时，也称为加载时。阻抗事实上等于线路LINE的端口的内部源阻抗。在这一情况下，见图2，向负载传输所有信号功率并且无信号功率返回。

现在将更具体描述处理器PROC的解译任务。在xDSL电信系统——其中通过执行FDR来提供单端线路测试SELT并且由此信号功率谱密度被测量并且被提供在图中——的情况下，解译步骤包括比较这些预定义校准曲线与测量的信号功率谱密度的图。图2示出用于断路的模拟前端系统的测量信号功率谱密度。断路的端口的所示“回波”电平比针对健康端口生成的校准曲线中的任何校准曲线低得多。即使在端口被加载了匹配阻抗时，利用断路的模拟前端所生成的绘图仍然低得多。处理器PROC的解译包括确定SELT的实际测量在与校准曲线比较时是否确实在图中位置低得多。在实际测量确实低得多的情况下，处理器PROC判断／确定模拟前端确实发生故障。

附加或者备选的“解译”步骤包括针对接收的谱密度确定总功率并且比较这一总功率与预定阈值。可以通过在频率上对接收的PSD信号进行积分来确定谱密度信号的总功率。

实际上，在SELT模块的设计时间，可以确定用于例如匹配阻抗校准曲线的总功率。计算的功率的值被定义为例如存储于存储器PROC中的阈值。在挑战模拟前端的恰当工作时，处理器PROC基于近期SELT测量针对接收的谱密度计算总功率并且将这个值与预定阈值相比较。在接收的谱密度的总功率低于预定阈值的情况下，处理器PROC判断模拟前端确实发生故障。

最后必须注意图1示出测试系统仅耦合到一个电信线路LINE。然而本测试系统TEST-AFE也可以耦合到并且服务于多个相似电信线路，每个电信线路具有它自己的模拟前端。

最后注意上文在功能块方面描述了本发明的实施例。从上文给出的对这些块的功能描述中，电子设备设计领域的技术人员将清楚可以如何用公知电子部件制造这些块的实施例。因此未给出功能块的内容的具体架构。

尽管上文已经结合具体装置描述本发明的原理，但是将清楚地理解仅通过例子进行这一描述而不是作为对如在所附权利要求中限定的本发明范围的限制。

Claims (6)

1.一种用于由诊断工具使用的用于测试耦合到数字用户线路电信系统的数字用户电信线路的模拟前端的方法，其特征在于所述方法包括：

-经由所述数字用户电信线路的所述模拟前端应用单端线路测试测量并且由此收集单端线路测试测量；以及

-解译所述单端线路测试测量并且由此判断所述模拟前端的模拟部件中的任何一个模拟部件包括硬件故障和由此使得所述模拟前端停止服务；

所述单端线路测试测量通过频域反射计获得并且所述单端线路测试测量是信号功率谱密度；以及

所述解译步骤包括：针对接收的所述谱密度确定总功率，以及将所述总功率与预定阈值进行比较，并且在所述总功率在所述预定阈值以下的情况下判断所述模拟前端的所述模拟部件中的任何一个模拟部件包括硬件故障并由此使得所述模拟前端停止服务，按照匹配阻抗校准曲线的总功率来确定所述预定阈值。

2.一种用于测试耦合到数字用户线路电信系统的数字用户电信线路LINE的模拟前端AFE的测试系统TEST-AFE，其特征在于所述系统包括：

-单端线路测试测量模块SELT，用于经由所述数字用户电信线路LINE的所述模拟前端AFE施加单端线路测试测量并且由此收集单端线路测试测量，其中所述单端线路测试测量模块SELT执行频域反射计并且单端线路测试测量是信号功率谱密度；以及

-处理装置PROC，用于解译所述单端线路测试测量，并且用于确定用于接收的所述谱密度的总功率，并且用于将所述总功率与预定阈值进行比较，并且在所述总功率在所述预定阈值以下的情况下判断所述模拟前端的模拟部件中的任何一个模拟部件包括硬件故障并由此使得所述模拟前端停止服务，所述预定阈值按照匹配阻抗校准曲线的总功率而被确定；以及

-控制装置CTRL，用于控制所述单端线路测试测量模块SELT和处理装置PROC。

3.根据权利要求2所述的测试系统TEST-AFE，其特征在于所述测试系统被耦合到多个电信线路，并且由此使得能够用于测试被耦合到所述多个电信线路之一的相应模拟前端AFE。

4.根据权利要求2所述的测试系统TEST-AFE，其特征在于所述测试系统分布在不同网元上。

5.根据权利要求2所述的测试系统TEST-AFE，其特征在于所述测试系统被至少部分地包括在接入节点中。

6.根据权利要求2所述的测试系统TEST-AFE，其特征在于所述测试系统被至少部分地包括在网络诊断工具中。