CN105308872A - 用于确定金属电缆的通信特性的测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的通信特性的方法和测试装置。所述方法包括在电缆上传输（110）宽带测试信号；接收（120）作为测试信号的结果的反射信号；以及确定（130）将要被分析的反射信号的间隔，所述间隔对应于电缆长度的一部分。所述方法还包括通过回归模型在所述间隔内近似（140）反射信号；以及基于回归模型确定（150）电缆的特性。

Description

用于确定金属电缆的通信特性的测试装置和方法

技术领域

本公开涉及确定适合在通信系统中使用的金属电缆的特性。

背景技术

对于数据的数量和速度的日益增加的需求不断地把更高的要求施加于所有可用的媒体上以用于适应日益增长的需求。值得注意的是，短距离的数据传输现在是非常关注的话题。为了确保根据当前技术标准和规则的操作，部署的网络的监视和诊断是必需的。当然，所应用的技术应当是可靠的并且是相对便宜的。

现有的通信网络包括例如铜质电缆（更新的铜质电缆和更旧的铜质电缆两者）。取决于电缆的质量，它们或多或少能够支持高速数据传输和大量的并行数据传输两者。

监视链路的一种方式是确定环路，借助于此可以发现所有的环路部件，但是确定它们的长度和相应的电参数仍然是有挑战性的任务。某些方法是彼此互补或部分互补的，像单端环路测试SELT和双端环路测试DELT。可以在时域和频域两者中执行SELT和DELT。在数学上它们是等效的，因为时域和频域通过傅里叶变换被关联。仅仅为了解释起见而考虑时域反射仪（TDR）。通过电缆传输短脉冲。任何阻抗不连续性将引起入射信号中的一些朝向源被送回。这在原理上类似于雷达。在到TDR的输入/输出处测量的得到的反射信号被显示或者被绘制为时间的函数，并且因为信号传播的速度针对给定的传输介质几乎是恒定的，所述得到的反射信号可以作为电缆长度的函数来读出。部分由于噪声、部分由于低精确度、部分由于有缺陷的电缆模型而导致存在有与检索关于网络拓扑的信息有关的许多相当复杂的问题。

发明内容

目的是消除上面概述的问题中的至少一些。特别地，目的是提供用于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的通信特性的方法和测试装置。这些目的以及其它的目的可通过提供根据下面所附的独立权利要求所述的测试装置和由所述测试装置执行的方法来获得。

根据一方面，提供了用于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的通信特性的方法。所述方法包括：在所述电缆上传输宽带测试信号；接收作为所述测试信号的结果的反射信号；以及确定将要被分析的反射信号的间隔，所述间隔对应于电缆长度的一部分。所述方法还包括：通过回归模型在所述间隔内近似所述反射信号；以及基于所述回归模型来确定所述电缆的特性。

根据一方面，测试装置适于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的通信特性。所述测试装置包括：适于在所述电缆上传输测试信号的传输单元；以及适于接收作为所述测试信号的结果的反射信号的接收单元。所述测试装置还包括：适于确定将要被分析的反射信号的间隔的确定单元，所述间隔对应于电缆长度的一部分；以及适于通过回归模型在所述间隔内近似或拟合所述反射信号的近似单元。此外，所述确定单元适于基于所述回归模型来确定所述电缆的特性。

所述测试装置和方法可具有若干优势。回归模型提供有关电缆的特性的信息。从相对于整个电缆长度的相对小的间隔可以推导出与整个电缆或者它的各个部分的特性有关的信息。此外，代表与回归模型的局部偏差的任何相对大的峰可指示电缆中的可能故障或电缆的接头。还可能的优势是，所述方法可允许识别金属电缆的类型。

附图说明

现在将与附图有关地更详细地描述实施例，其中：

图1a是根据例示的实施例的、由测试装置执行的、用于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的特性的方法的流程图。

图1b是根据又一例示的实施例的、由测试装置执行的、用于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的特性的方法的流程图。

图2a是说明在同一电缆的两个不同双绞线（红-蓝和白-棕）上传输的测试信号的反射部分的图示。

图2b是更详细地说明在具有开口端的电缆上传输的测试信号的反射部分的图示，特别是在TDR的开始处。

图2c是说明在串联的两个电缆段上传输的测试信号的反射部分的图示。

图2d是说明使用结合测量的参数的人工函数（artificialfunction）来识别电缆的类型的图示。函数值给出电缆类型。

图2e是反射信号的物理解释的图解。

图3是根据例示的实施例的适于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的特性的测试装置的框图。

图4是根据例示的实施例的适于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的特性的测试装置中的设备的框图。

具体实施方式

简短地说，提供了用于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的特性的测试装置和由所述测试装置执行的方法。通过在金属电缆上传输测试信号，接收反射信号。反射信号可然后被分析和检查以便确定金属电缆的特性。

现在将参考图1a来描述这种方法的例示的实施例。

图1a说明了包括下列步骤的方法：在电缆上传输110宽带测试信号；接收120作为测试信号的结果的反射信号；以及确定130将要被分析的反射信号的间隔，所述间隔对应于电缆长度的一部分。所述方法还包括通过回归模型在间隔内近似140反射信号；以及基于回归模型来确定150电缆的特性。

由于各种不同的原因而导致金属电缆可具有独自的特性。所述独自的特性可以是由于制造过程导致的以及两个金属电缆可近似地具有相同的长度和近似地具有相同的半径或圆周，但是由于已经在制造时的杂质和缺陷而导致两个电缆的独自的特性可以是不同的。自然地，不同长度以及不同半径和圆周的电缆的独自的特性可因此在甚至更大程度上不同。

金属电缆具有独自的特性的另一个原因可以是由于电缆的使用年限或者由于环境原因导致的。

各个电缆具有独自的特性的又一个原因可以是由于导体直径的变化、导体对之间的间距、介电常数的变化、导线厚度以及沿传输线（即电缆的长度）的特性阻抗的波动导致的。

环路可包括在两个端点之间伸展的若干金属电缆，实际上它可以包括多个金属电缆的段。此外，它可包括不同段之间的接头。

为了测试金属电缆，所述方法包括在电缆上传输宽带测试信号。金属电缆可以是任何金属电缆，它可以是在地面上的、挖下去且埋在地里的、旧的、新的等等。电缆的长度可以是已知的或未知的。

所述方法可由测试装置来执行，所述测试装置可连接至金属电缆的一端。一旦将测试装置连接至电缆，则在电缆上传输110测试信号。测试信号的传输可以从例如管理系统触发。测试信号沿着电缆传播并且当测试信号沿着电缆传播时，测试信号的多个小部分将朝向测试装置被反射。测试信号的被反射的小部分是由于沿着金属电缆的长度存在于金属电缆中的缺陷、杂质、不均匀性等等导致的。所有的被反射的小部分然后在测试装置处被接收120并且它们全体形成反射信号。反射信号还可以被称作不均匀性引起的反射。

所述方法还包括确定130覆盖将要被分析的反射信号的一部分的间隔，所述间隔对应于电缆/段长度的一部分。

所述方法还包括通过回归模型在间隔内近似140反射信号。回归模型可被用来描述当一个或多个其它变量改变时一个或多个变量的变化。回归模型可包括用于建模和分析测试信号的若干变量或小部分的许多技术。

一旦已经通过回归模型描述了反射信号，所述方法包括基于回归模型来确定150电缆的特性。

总是在时域中分析和解释反射信号。因此，在测试信号在频域中被设计和传输的情况下，则反射信号可经历快速傅里叶逆变换IFFT，以便获得时域中的对应信号。

所述方法可具有若干优势。回归模型提供关于电缆的特性的信息。从相对于整个电缆长度的相对小的间隔可以推导出与整个电缆或它的各个部分的特性有关的信息。此外，代表与回归模型的局部偏差的任何相对大的峰可指示电缆中的可能故障或电缆的接头。还可能的优势是所述方法可允许识别金属电缆的类型。

根据实施例，回归模型通过函数f(x)来定义。

因此，通过分析表示通信特性的反射信号的间隔，电缆的更大部分（即使不是全部）的通信特性可通过函数来描述。

金属电缆特性可以是衰减和均匀性中的至少一个。

可存在有电缆特性的若干方面，所述方面可以表示信号在通过电缆之后如何被影响。通常，由于衰减、色散、寄生反射、加性噪声等可以使从电缆的一端传输至电缆的第二端的信号失真。回归模型允许基于测量数据（即反射信号）来解释关于实际环路的相关信息。

根据实施例，回归模型或回归函数是线性回归函数。

当回归模型或回归函数是线性回归函数（即一阶多项式）时，在测试装置处接收的反射信号可以通过线来近似。线容易外推以扩展超过用于确定回归模型的间隔，例如对于一阶多项式。换言之，当回归模型或回归函数是一阶多项式时，相对小的间隔可被用于近似，然后可被外推以可能地代表被测试或测量的整个金属电缆。应当指出，回归模型或回归函数可备选地是二阶、三阶或任何其它阶多项式，其中在测试装置处接收的反射信号可通过线来近似。

根据又一实施例，所述方法还包括基于回归模型来确定电缆是包括一个段还是包括在衰减和/或均匀性方面相异的至少两个不同的段。

在金属电缆由通过各个接头耦合在一起的一个或多个段组成的情况下，每个接头通常引起损耗或以其它方式影响金属电缆的特性。通过识别表示接头的反射测试信号的点或者小部分，可以获得金属电缆的不同段的信息。例如，两个段之间的接头产生通过相对大的反射可检测到的明显损耗。换言之，在接头处，测试信号的相对大的小部分可朝向测试装置被反射回来。在测试装置处的反射信号中，这导致突然的或偏离的峰。因此，可通过测试装置检测到接头。结果，电缆包括接头之前的一个段和接头之后的第二段。之前和之后的意思是反射信号可以用图示来说明或绘制并且X轴可以定义或者时间或者电缆的长度，以及“之前”意指在图示中的反射信号中的突然的或偏离的峰的左边，并且“之后”意指在反射信号中的突然的或偏离的峰的右边。

通过确定多个间隔，每个段一个间隔，可以为每个间隔定义相应的回归模型。这将在下面更详细地解释。

在示例中测试信号是宽带信号。

反映时空域中双绞线的电参数的波动的各种缺陷、杂质和/或不均匀性以它们自己的方式影响测试信号的频谱。宽带信号应当是足够宽的以使能符合要求的距离分辨率。因此，为了得到允许时空域中的最佳可达分辨率的反射信号，测试信号是包括大范围不同频率的宽带信号，例如从若干kHz直到数百MHz。

确定150电缆特性可包括忽略高于一阶的多项式的项来确定电缆的每长度单位的衰减。

假设定义回归模型的回归函数表示为函数f(x)，其中参数x是电缆的长度并且函数f(x)的结果是在电缆长度为x时以dB为单位的反射信号的量值。为了简单起见，进一步假设函数f(x)是一阶多项式，即忽略或丢弃高于一阶的任何多项式的项。

因此，一阶多项式的项处的系数是由f(x)定义的线的斜率。所述斜率对应于电缆的每长度单位的衰减或者与电缆的每长度单位的衰减有关。

用随后点B处的反射信号的以dB为单位的量值减去点A处的反射信号的以dB为单位的量值给出了所述两点之间的衰减的值。以点A和点B之间的电缆的长度除这个衰减产生电缆的每长度单位的衰减。当在点A和点B之间的反射信号的衰减可由一阶多项式表示时，函数的导数产生线的斜率，即电缆的每长度单位的衰减。

线的相对陡的斜率指示相对高的衰减。同样地，缓慢下降的线指示相对低的衰减。

根据实施例，由定义回归模型。

因为测试信号在沿着金属电缆从测试装置朝向电缆的另一端点传播时将被衰减，所以离反射测试信号的小部分正来自的测试装置越远，反射信号将越弱。因此，在反射信号用图示说明的情况下并且如果反射信号通过线性回归函数来近似，则斜率将具有负值，因为测试信号传播进入电缆越远，反射信号的量值下降。

所述方法还可包括估计160零电缆长度的f(x)（即f(0)）的值并且基于f(0)的值确定170电缆的特性。

f(0)的值是电缆的特性的另一个量度。f(0)表示金属电缆内的第一反射的量值的平均（预期值）。因此，当f(0)相对高时，则由于制造过程导致的阻抗波动是高的，即导体直径的变化、导体对之间的间距、介电常数的变化等。换言之，电缆质量差。相反，当f(0)相对低时，制造的精确度是高的，这意味着电缆具有更好的质量。物理现象可以被解释如下。如果将具有高质量的电缆与次质量的电缆进行比较，则与在低质量的电缆内反射相比，在高质量的电缆内反射传输的信号的按比例更小的部分。这是由于高质量的电缆内的特性阻抗的波动比低质量的电缆中的特性阻抗的波动更小的事实导致的。

根据实施例，所述方法还包括补偿金属电缆和测量设备之间的阻抗失配。

金属电缆和测量设备之间的阻抗失配可引起电缆的输入端（即其中测试信号从电缆上的测试装置传入的端）处反射的增加。

通过补偿阻抗失配，测试装置或测量设备的阻抗被调整以匹配金属电缆的阻抗。

根据又一实施例，确定130间隔包括确定本底噪声级，其中在超过本底噪声级的反射信号的一部分内确定间隔。

取决于电缆长度，可存在有自测试装置沿着电缆的点，其中测试信号的被反射的小部分在它们的朝向测试装置返回的路上遭受如此多的衰减，以至于它们下降到本底噪声级以下。本底噪声是从测量系统内的所有噪声源和不想要的信号的总和产生的信号的测量，其中噪声被定义为除正被监视的一个信号以外的任何信号。

因此，其中反射信号将要通过回归模型来近似的间隔应当高于本底噪声级以便获得有意义的结果。为了确定合适的间隔以用于这个近似，确定本底噪声级并且然后可确定将要通过回归模型来分析和近似的间隔。

根据又一实施例，所述方法进一步包括发现121反射信号中与电缆的接头或端点相对应的峰并且在通过回归模型在间隔内近似140反射信号之前从反射信号中移除122所述峰。

如上所述的，接头可引起测试信号的特别强的被反射的小部分。测试信号的这个特别强的被反射的小部分或多个小部分可在反射信号中被视为明显的偏离的峰。对于反射信号中的峰还可存在有其它原因。如果这样的峰存在于估计间隔内，则可对估计有负面影响。因此，为了获得间隔内斜率的更精确的值，在利用回归模型近似反射信号之前应当移除峰。

所述方法还可包括在确定130将要被分析的反射信号的间隔之前或者在时域中或者在频域中的信号处理。

通过在时域中的信号处理，检测指示由于接头和/或故障导致的不连续性的突然变化[1]、确定估计间隔、确定本底噪声级等可以是可能的。通过在频域中的信号处理，例如借助于窗口[2]，提高信噪比可以是可能的。

所述方法可又进一步包括确定回归模型的残差和所确定的残差的方差。

残差是观察的值和根据估计的理论模型（例如回归模型）计算的值之间的差。所确定的残差的方差是电缆的通信特性的另一个量度。

残差的相对高的方差指示低质量电缆，并且相反，残差的相对低的方差指示电缆具有高质量。

所述方法还可包括基于残差确定归一化的阻抗分布，这将在下面更详细地解释。

测试信号可以是时域反射仪TDR脉冲频率扫掠正弦波信号、伪随机噪声信号、具有随机相位的多载波信号中的一种。

可存在有可被用作测试信号的若干不同的宽带信号。一个示例是短脉冲。TDR是用来确定电缆的特性的测量技术，其中在电缆上传输短脉冲并且分析反射信号。

另一个示例是伪随机噪声信号，所述伪随机噪声信号是类似于满足统计随机性的标准测试中的一个或多个标准测试的噪声的信号。伪随机噪声由脉冲的确定性序列组成但是缺少任何特定的模式。正如TDR，脉冲的确定性序列的多个小部分可被反射回到测试装置并且被分析以确定电缆的特性。

多载波信号是包括多个频率的信号。正如针对其它示例，当测试信号是具有随机相位的多载波信号时，测试信号的多个小部分将朝向测试装置被反射回来并且如上所述的那样被分析。载波相位随机化可显著降低波峰因数或者峰值与平均值之比。

上述实施例使能根据简单的SELT测量确定环路的衰减。如果环路包括若干段，即通过例如接头连接在一起的电缆的部分，则可确定与每个相应的段相关联的单独的衰减以及每段的单独长度。所述实施例还使能电缆的分类，通过所述分类打算区分各种电缆类型，例如AWG24和类别5等。与类别5电缆相比，AWG24是更低质量的电缆。所述实施例还使能确定/引入质量测量，被理解为反射信号的斜率、功率移位（powershift）（垂直移位）和残差的方差的组合。电缆的每个单独段的时间轨迹是唯一的，每个单独段的特性是唯一的。因此所有段可以被“赋予个性化”（指纹或许甚至批量（batch）识别）。所述实施例还通过将反射信号与参考测量比较来使能容易检测电缆内或电缆上的故障、随时间的变化。

下面，给出了对于上述方法的数学描述和解释。

如上所述的，将测试信号加入电缆的一端并且通过电缆朝向电缆的第二端传播。当测试信号朝向电缆的第二端传播时，测试信号的多个小的部分或多个小部分朝向测试装置被反射回来。测试信号的每个被反射的部分减少了测试信号的传输能量同时朝向测试装置在相反的方向上反向传播电磁波的一部分。

金属电缆（例如铜质电缆）可被认为是散射介质，其中特性阻抗的每个变化构成反射点。可沿着电缆随机定位反射点并且它们可引起不同量值和极性的反射。由反射点引起的反射的量值（即正被反射的测试信号的小部分的大小）部分取决于特性阻抗的变化的量值（它直接与反射系数相关联）并且部分取决于散射路径。对于现代高质量电缆，与更低质量的更旧的电缆相比，特性阻抗的变化更小并且因此与更低质量的更旧的电缆的反射系数相比，现代高质量电缆的反射系数更小。

变化的性质还可以是多样的，例如它们可以是连续的或者它们可以是离散的，具有分段恒定的特性阻抗、孤立的反射点等。因此，假设反射系数可以以最佳方式被表征为具有有限平均值和方差的随机变量。反射系数中的方差在它被叠加到线衰减斜率上时是统计误差的主要来源。另外它产生由此可以识别每个电缆的特性图。

可影响结果的精确度的另一个重要因素是分辨率。带宽越宽，可以分辨的特征就越小。

因此，使用超高速数字用户线VDSL和G.高速频率范围，与当处理非对称数字用户线ASDL频率范围时相比，提取更多的性质成为可能。还要注意，被设计成在ADSL频率范围内提高信号噪声比SNR的滤波器不必提高分辨率。相反，滤波器甚至可以降低具有有害效应的分辨率。

为了说明所述方法，研究了如图2a中示出的典型的反射信号。图2a是说明在同一电缆的两个不同对（红-蓝和白-棕）上传输的测试信号的被反射部分的图示。它们表现出类似的电性质；注意由于少许不同的扭绞导致的电长度的差异。在特定电缆内，每一对将基于质数而具有不同的扭绞长度使得没有两个扭绞会在任何时候对齐。与由使用相同扭绞的所有对组成的电缆相比，减少了串扰。电缆扭绞长度没有被标准化，每对的扭绞的量针对每个电缆制造商通常是唯一的[3]。图2a说明了通过回归函数，可通过线或多条线来近似反射信号，然而远端处强反射的相对位置表示例如双绞线电缆的扭绞率。

假设已经在电缆上传输测试信号并且在测试装置处接收作为传输的测试信号的结果的反射信号。图2a中的图示的线说明了反射如何随着时间（等同于随着沿电缆的距离，相当于样本的数量）被衰减。图2a是反射信号的初始部分。可以看到线从第一样本直到大约样本500为止下降，其中达到了本底噪声级。还可以看到存在有在大约样本300处观察到的反射信号中的峰，所述峰可指示两个金属电缆段的接头或来自金属电缆的另一端的反射。可以注意到，与线的第一段的衰减相对应的系数是稳定的，尽管不同的几何形状。

图2b是更详细说明在具有开口端的电缆上传输的测试信号的被反射部分的图示，特别是在TDR的开始处。图2b还说明了匹配阻抗和不匹配阻抗之间的差异。

图2c是说明在串联的两个电缆段上传输的测试信号的被反射部分的图示。注意不同的斜率对应于不同段。在图2c中，已经通过回归模型近似反射信号，所述回归模型是线性回归函数f(x)。线或多条线的斜率分别表示为和并且f(0)的值分别表示为和。

图2d是说明使用结合测量的参数的人工函数识别电缆的类型的图示。不同的函数值给出了电缆的电缆类型的指示。

图2e是反射信号的物理解释的图解。

假设电缆的任何不均匀性（不一致性）通过分段阶梯函数来近似。因此，将电缆或传输线划分成无穷小的均匀段（IHS）。假设反射点之间的距离（段的长度）遵从高斯概率分布函数，具有某个平均距离和方差。不失一般性地，假设方差是可忽略地小的。因此，在时间到达的第i个组分（contribution）可表示如下：

（1）

其中，表示Kroneckerdelta,是用于第k个线段的传播常数以及是它的对应长度，i、k是表示随后的无穷小的均匀段的序数的下标，同时总是k<i。

传播通过传输线的连续IHS的电磁波呈指数衰减到它的。仅仅为了解释的目的但是不失一般性地，假设反射系数是实数。更重要地，但是事实上证明是正确的是下列假设：多个反射在是如通过方程（1）描绘的“主反射”的至少倍时可以被忽略，下标m,n<i是任意选取的。当连续的反向散射的组分以对数图表示时，它们基本上表示直线。假设特性阻抗的小变化相当于假设小反射系数。结果：

（2）

方程（2）中的最后一项

　　　　　　　　　　　　　（3）

表示在与反射信号自第i个IHS来回地传播相对应的时刻的积累的线或电缆衰减。注意到，时刻在时间上被随机散布，事实上与反射点之间的距离相同。

在反射系数小的假设下，方程（2）中的第二项可被忽略。方程（2）中的第二项的连续展开给出了：

（4）

使用Steiner定理产生：

　　　　　　（5）

假设反射系数是随机变量并且可表示为：

　　　　　　　　　　　　　（6）

其中可具有任意的概论分布函数（pdf），同时具有正态分布，其具有平均值和方差

　　　　　（7）

因此方程（2）可简化成：

（8）

实际上，对于低质量线或特别长的线，可观察到由于第二项的不可忽略的影响导致的向下移位。

在相当不可能情况下，此时反射系数的绝对值是恒定的，即＝0，反射系数表示偏差。对于反射系数的更高值，图2b和2c中画出的用直线近似的线垂直向上移位，然而对于更低值，它向下移位。同样应用于反射系数的平均值。很显然，然后，对于反射系数的量值的更低的、相应更高的平均值，图2b和2c中画出的直线向下移或向上移。

通过对数的非线性操作来修改方程（7）的随机波动以表示波纹。下面建议了补偿对称性缺失的过程。将反射系数表示为：

　　　　　　　　　　　　　（9）

其给出了

　　　　　　（10）

利用一些操作，上式给出了：

　　　　　　　　（11）

方程（11）是归一化的阻抗分布的表示。

朝向测试装置的阻抗的增加给出了负反射信号。相反，朝向金属电缆的阻抗的增加给出了正反射信号。与从更低到更高阻抗的转变相比，从更高到更低阻抗的转变产生反射系数的更小幅度。

本文中的实施例还涉及适于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的特性的测试装置。所述测试装置具有与上述方法相同的技术特征、目的和优势。将简要描述所述测试装置以便避免不必要的重复。

现在将参考图3描述这样的测试装置的实施例。图3说明了适于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的特性的测试装置300，所述测试装置300包括适于在电缆上传输测试信号的传输单元304；以及适于接收作为测试信号的结果的反射信号的接收单元305。所述测试装置还包括适于确定将要被分析的反射信号的间隔的确定单元306，所述间隔对应于电缆长度的一部分；以及适于通过回归模型来在间隔内近似或拟合反射信号的近似单元307。此外，确定单元306适于基于回归模型来确定电缆的特性。

所述测试装置可具有与用于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的特性的方法相同的优势。回归模型提供有关电缆的特性的信息。从相对于整个电缆长度的相对小的间隔可以推导出与整个电缆的通信特性有关的信息。此外，表示与回归模型的局部偏差的任何相对大的峰可指示电缆中的可能故障或电缆的接头。还可能的优势是装置可允许识别金属电缆的类型。

根据实施例，回归模型通过函数f(x)来定义。

通信特性可以是衰减和均匀性中的至少一个。

回归模型或回归函数还可以是线性函数，即一阶多项式。

在示例中，确定单元306适于基于回归模型来确定电缆是包括一个段还是包括在衰减和/或均匀性方面相异的至少两个不同的段。

测试信号可以是宽带信号。

根据实施例，确定单元306适于通过忽略高于一阶的多项式的项确定电缆的每长度单位的衰减来确定通信特性。

回归模型可通过来定义。

在又一示例中，测试装置还包括适于估计零电缆长度的f(x)（即f(0)）的值的估计单元308，其中确定单元306适于基于f(0)的值来确定电缆的通信特性。

在又一示例中，测试装置还包括适于补偿金属电缆和测量设备之间的阻抗失配的补偿单元310，所述测量设备用于执行所述方法。

此外，确定单元306可适于通过确定本底噪声级来确定间隔，其中间隔在超过本底噪声级的所接收的反射信号的一部分内被确定。

根据实施例，测试装置还包括适于在所接收的反射信号中发现与电缆的接头或端点相对应的峰和/或下降并且适于在近似单元307通过回归模型在间隔内近似所接收的反射信号之前从所接收的反射信号中移除所述峰和/或下降的发现单元309。

又进一步，测试装置可包括适于在确定单元306确定将要被分析的所接收的反射信号的间隔之前对所接收的反射信号滤波的滤波单元311。

确定单元可适于确定回归模型的残差和所确定的残差的方差。

确定单元还可以进一步适于基于残差的方差来确定归一化的阻抗分布。

在示例中，测试信号是时域反射仪TDR脉冲频率扫掠正弦波信号、伪随机噪声信号、具有随机相位的多载波信号中的一种。

在图3中，测试装置300还被说明包括接收单元301和传输单元302。通过这两个单元，测试装置300适于耦合至金属电缆用于传输测试信号并接收反射信号。接收单元301可包括多于一个接收设备。例如，接收单元可连接至导线，借助于此使得测试装置300能够从金属电缆接收反射信号。类似地，传输单元302可包括多于一个传输设备，传输单元302又连接至导线，借助于此使得测试装置300能够在金属电缆上传输测试信号。测试装置300还包括用于存储数据的存储器303。此外，测试装置300被说明包括控制或处理单元312，控制或处理单元312又连接至不同的单元304-311。应当指出，这仅仅是说明性的示例并且测试装置300可包括以与图3中说明的单元相同的方式执行测试装置300的功能的更多、更少或其它单元或模块。

应当注意，图3仅仅在逻辑意义上说明了测试装置300中的各种功能单元。实际上可使用任何合适的软件和硬件设备/电路等来实现所述功能。因此，实施例通常不限于测试装置300的所示出的结构以及功能单元。因此，可以以许多方式来实现先前描述的示范实施例。例如，一个实施例包括计算机可读介质，具有存储在其上的指令，所述指令可以由控制或处理单元312执行用于在测试装置300中执行方法步骤。可以由计算系统执行的并且存储在计算机可读介质上的所述指令执行如在权利要求中阐明的测试装置300的方法步骤。

图4示意性示出了测试装置400中的设备的实施例。在这里包括在测试装置400中的是处理单元406，例如具有DSP（数字信号处理器）。处理单元406可以是单个单元或多个单元以执行本文中描述的过程中的不同动作。测试装置400还可以包括用于从金属电缆接收信号的输入单元402和用于将一个或多个信号提供给金属电缆的输出单元404。输入单元和输出单元可被布置为集成的实体或者如在图3的示例中所说明的，被布置为一个或多个接口301/302。

此外，测试装置400包括非易失存储器（例如EEPROM（电可擦除可编程只读存储器））、闪速存储器和硬盘驱动器的形式的至少一个计算机程序产品408。计算机程序产品408包括计算机程序410，所述计算机程序410包括代码工具，当在测试装置400中的处理单元406中被执行时所述代码工具会引起测试装置400执行例如早前结合图1a和1b描述的过程中的动作。

计算机程序410可配置为在计算机程序模块410a-410e中被构造的计算机程序代码。因此，在例示的实施例中，测试装置400的计算机程序中的代码工具包括传输单元或模块，用于在电缆上传输测试信号。计算机程序还包括接收单元或模块，用于接收作为宽带信号的结果的反射信号。所述计算机程序还包括确定单元或模块，用于确定将要被分析的所接收的反射信号的间隔，所述间隔对应于电缆长度的一部分。又进一步，所述计算机程序包括近似单元或模块，用于通过回归模型在间隔内近似所接收的反射信号，其中计算机程序的确定单元或模块基于回归模型来确定电缆的通信特性。

所述计算机程序模块可实质上执行图1a和1b中说明的流程中的动作以模拟测试装置400。换言之，当不同的计算机程序模块在处理单元406中被执行时，它们可对应于图3中的单元304-311。

尽管上面结合图3公开的实施例中的代码工具实现为计算机程序模块，当在处理单元中被执行时会引起测试装置执行上面结合上面提到的图描述的动作，但是代码工具中的至少一个可在备选的实施例中至少部分地实现为硬件电路。

处理器可以是单个CPU（中央处理单元），但是还可以包括两个或多于两个处理单元。例如，处理器可包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关芯片集和/或例如ASIC（专用集成电路）的专用微处理器。处理器还可以包括用于高速缓存目的的单板存储器。计算机程序可以被连接至处理器的计算机程序产品所携带。计算机程序产品可包括在其上存储了计算机程序的计算机可读介质。例如，计算机程序产品可以是闪速存储器、RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）或EEPROM并且上述的计算机程序模块可以在备选实施例中以测试装置内的存储器的形式分布在不同的计算机程序产品上。

将会理解，本公开内的交互单元的选择以及单元的命名仅仅是为了例示的目的，并且适合执行上述的方法当中的任何一个方法的节点可以以多种备选的方式来配置以便能够执行所建议的过程动作。

还应当注意，本公开中描述的单元将被看作逻辑实体并且不必被看作分立的物理实体。

尽管根据若干实施例已经描述了实施例，但是预期在阅读说明书并且研究附图时备选方案、修改、置换及其等效物将变得显而易见。因此意图是下面所附的权利要求包括像属于实施例的范围内的并且由待审的权利要求定义的这样的备选方案、修改、置换和等效物。

参考文献

1.“Detectionofabruptchanges”，MichèleBassevilleandIgorVladimirovichNikiforov,PrenticeHall,1993

2.“OntheUseofWindowsforHarmonicAnalysiswiththeDiscreteFourierTransform”，ProcessingoftheIEEE，vol.66，no.1，January1978

3.“TransmissionLineZovs.Frequency”，BrookeClarke,N6GCE2003–2007,http://www.prc68.com/I/Zo.shtml。

Claims (34)

1.一种用于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的通信特性的方法（100），包括：

在所述电缆上传输（110）宽带测试信号，

接收（120）作为所述测试信号的结果的反射信号，

确定（130）将要被分析的所接收的反射信号的间隔，所述间隔对应于所述电缆长度的一部分，

通过回归模型在所述间隔内近似（140）所述所接收的反射信号，以及

基于所述回归模型确定（150）所述电缆的通信特性。

2.根据权利要求1所述的方法（100），其中所述回归模型通过回归函数f(x)来定义。

3.根据权利要求1或2所述的方法（100），其中所述通信特性是衰减和均匀性中的至少一个。

4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的方法（100），其中所述回归模型或回归函数是线性回归函数。

5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的方法（100），还包括基于所述回归模型确定所述电缆是包括一个段还是包括在衰减和/或均匀性方面相异的至少两个不同的段。

6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的方法（100），其中所述测试信号是宽带信号。

7.根据权利要求2至6中的任何一项所述的方法（100），其中确定（150）所述通信特性包括忽略高于一阶的多项式的项来确定所述电缆的每长度单位的衰减。

8.根据权利要求2至7中的任何一项所述的方法（100），其中所述回归模型通过来定义。

9.根据权利要求2至8中的任何一项所述的方法（100），还包括估计（160）零电缆长度的f(x)的值，即f(0)的值，并且基于f(0)的所述值确定（170）所述电缆的所述通信特性。

10.根据权利要求9所述的方法（100），还包括补偿所述金属电缆和测量设备之间的阻抗失配，所述测量设备用于执行所述方法。

11.根据权利要求1至10中的任何一项所述的方法（100），其中确定（130）所述间隔包括确定本底噪声级，其中所述间隔在超过所述本底噪声级的所述所接收的反射信号的一部分内确定。

12.根据权利要求1至11中的任何一项所述的方法（100），还包括在所述所接收的反射信号中发现（121）与所述电缆的接头或端点相对应的峰和/或下降，并且在通过所述回归模型在所述间隔内近似（140）所述所接收的反射信号之前从所述所接收的反射信号中移除（122）所述峰和/或下降。

13.根据权利要求1至12中的任何一项所述的方法（100），还包括在确定130将要被分析的反射信号的所述间隔之前或者在时域中或者在频域中的信号处理。

14.根据权利要求1至13中的任何一项所述的方法（100），还包括确定所述回归模型的残差和所确定的残差的方差。

15.根据权利要求14所述的方法（100），还包括基于所述残差的所述方差来确定归一化的阻抗分布。

16.根据权利要求1至15中的任何一项所述的方法（100），其中所述测试信号是时域反射仪TDR脉冲频率扫掠正弦波信号、伪随机噪声信号和具有随机相位的多载波信号中的一种。

17.一种用于确定适合在通信系统中使用的金属电缆的通信特性的测试装置（300），所述测试装置包括：

适于在所述电缆上传输测试信号的传输单元（304），

适于接收作为所述测试信号的结果的反射信号的接收单元（305），

适于确定将要被分析的所接收的反射信号的间隔的确定单元（306），所述间隔对应于所述电缆长度的一部分，以及

适于通过回归模型在所述间隔内近似所述所接收的反射信号的近似单元（307），

其中所述确定单元（306）还适于基于所述回归模型确定所述电缆的通信特性。

18.根据权利要求17所述的测试装置（300），其中所述回归模型通过函数f(x)来定义。

19.根据权利要求17或18所述的测试装置（300），其中所述通信特性是衰减和均匀性中的至少一个。

20.根据权利要求17至19中的任何一项所述的测试装置（300），其中所述回归模型或回归函数是线性函数。

21.根据权利要求17至20中的任何一项所述的测试装置（300），其中所述确定单元（306）适于基于所述回归模型来确定所述电缆是包括一个段还是包括在衰减和/或均匀性方面相异的至少两个不同的段。

22.根据权利要求17至21中的任何一项所述的测试装置（300），其中所述测试信号是宽带信号。

23.根据权利要求18至22中的任何一项所述的测试装置（300），其中所述确定单元（306）适于通过忽略高于一阶的多项式的项确定所述电缆的每长度单位的衰减来确定所述通信特性。

24.根据权利要求18至23中的任何一项所述的测试装置（300），其中所述回归模型通过来定义。

25.根据权利要求18至24中的任何一项所述的测试装置（300），还包括适于估计零电缆长度的f(x)的值、即f(0)的值的估计单元（308），其中所述确定单元（306）适于基于f(0)的所述值来确定所述电缆的所述通信特性。

26.根据权利要求25所述的测试装置（300），还包括适于补偿所述金属电缆和测量设备之间的阻抗失配的补偿单元（310），所述测量设备用于执行所述方法。

27.根据权利要求17至26中的任何一项所述的测试装置（300），其中所述确定单元（306）适于通过确定本底噪声级来确定所述间隔，其中所述间隔在超过所述本底噪声级的所述所接收的反射信号的一部分内确定。

28.根据权利要求17至27中的任何一项所述的测试装置（300），还包括适于在所述所接收的反射信号中发现与所述电缆的接头或端点相对应的峰和/或下降并且适于在所述近似单元（307）通过所述回归模型在所述间隔内近似所述所接收的反射信号之前从所述所接收的反射信号中移除所述峰和/或下降的发现单元（309）。

29.根据权利要求17至28中的任何一项所述的测试装置（300），还包括适于在所述确定单元（306）确定将要被分析的所述所接收的反射信号的所述间隔之前或者在时域中或者在频域中的所述所接收的反射信号的信号处理的信号处理单元（311）。

30.根据权利要求17至29中的任何一项所述的测试装置（300），其中所述确定单元适于确定所述回归模型的残差和所确定的残差的方差。

31.根据权利要求30所述的测试装置（300），其中所述确定单元适于基于所述残差的所述方差来确定归一化的阻抗分布。

32.根据权利要求17至31中的任何一项所述的测试装置（300），其中所述测试信号是时域反射仪TDR脉冲频率扫掠正弦波信号、伪随机噪声信号、具有随机相位的多载波信号中的一种。

33.一种计算机程序（410），包括计算机可读代码工具，当在包括在根据权利要求17至32所述的测试装置（300，400）中的设备中的处理单元（406）中运行时所述计算机可读代码工具会引起所述测试装置（300，400）执行根据权利要求1至16所述的对应方法。

34.一种计算机程序产品（408），包括根据权利要求33所述的计算机程序（410）。