CN106664222A

CN106664222A - 从单端线路检测导出的用于提高时域轨迹的线性度的方法和装置

Info

Publication number: CN106664222A
Application number: CN201580015865.8A
Authority: CN
Inventors: R·莱沃纳斯; V·帕桑克
Original assignee: Ikanos Communications Inc
Current assignee: Ikanos Communications Inc
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2017-05-10
Also published as: WO2015148983A1; US20150280779A1; JP2017515346A; KR20160138045A

Abstract

本发明涉及对SELT检测的改进，并且更具体地说，涉及用于在不牺牲原始信号的完整性的情况下降低反射信号的失真的效应的方法和装置。在实施例中，根据本发明的方法包括首先修改发送顺序以利用并且更好地“激发”低频音调。在实施例中，该方法包括补偿低频处的变压器滚降。在其他实施例中，该方法包括利用预测版本或估计版本的S11信号来填充所接收的频域S11序列中的间隙。

Description

从单端线路检测导出的用于提高时域轨迹的线性度的方法和装置

对相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年3月27日提交的美国临时申请No.61/971,389的优先权，其内容通过引用方式整体并入本文。

技术领域

概括地说，本发明涉及SELT检测，并且更具体地说，涉及用于在不牺牲原始信号的完整性的情况下降低反射信号的失真的效应的方法和装置。

背景技术

单端线路检测(SELT)是一种技术，可以通过其来例如确定xDSL(即ADSL、VDSL2等)连接的回路接线状况，并使用其来识别可能负面地影响该服务的性能的各种故障和其它损伤。这些故障可能包括例如桥接抽头(bridge taps)、不良熔接(bad splices)和线路割伤(line cuts)等等。该SELT技术包括在发送已知序列的同时，接收该序列的反射版本，并以允许识别接线故障以及可能地对其进行分类的方式来处理该反射。

当前的SELT技术没有解决当反射信号变得失真时(不是由于线路中的任何故障或损伤，而是由于固有的或系统性的限制)可能出现的问题。因此，本领域中存在对尽可能地减轻期望信号的失真的效应的需要。例如，期望有一种方法，通过该方法，在不牺牲原始信号的完整性的情况下，可以大大降低这种失真的效应。

发明内容

本发明涉及对SELT检测的改进，并且更具体地说，涉及用于在不牺牲原始信号的完整性的情况下降低反射信号的失真的效应的方法和装置。在实施例中，根据本发明的方法包括首先修改发射序列以利用并且更好地“激发”低频音调。在这些以及其他实施例中，该方法包括补偿低频处的变压器滚降。在其他实施例中，该方法包括利用S11信号的预测版本或估计版本来填充所接收的频域S11序列中的间隙。

根据这些方面和其它方面，一种根据本发明的实施例在xDSL调制解调器中执行单端线路检测(SELT)的方法包括：使用所述xDSL调制解调器的波段规划中的可用音调来构造发射符号序列；修改所构造的所述发射符号序列，以利用并且更好地激发所构造的发射符号中的低频音调；以及通过所述xDSL调制解调器的混合器(hybrid)来发送经修改的所构造的所述发射符号序列的同时，通过所述混合器来感测与所述经修改的所构造的发射符号相对应的接收符号。

进一步根据上述方面和其他方面，一种用于执行针对xDSL调制解调器的单端线路检测(SELT)的装置包括：映射器，其使用所述xDSL调制解调器的波段规划中的可用音调来构造发射符号序列；SELT块，其修改所构造的所述发射符号序列，以利用并且更好地激发所构造的发射符号中的低频音调；发送路径，其用于通过所述xDSL调制解调器的混合器来发送经修改的所构造的所述发射符号序列；以及接收路径，其用于同时通过所述混合器来感测与所述经修改的所构造的发射符号相对应的接收符号。

附图说明

在结合附图来查阅了对本发明的具体实施例的以下描述之后，本发明的特征的这些方面和其他方面对本领域普通技术人员来说将变得显而易见，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的示例性SELT装置的框图；

图2是示出了根据本发明的实施例，示例性方法的流程图；

图3是示出了根据本发明的各方面，示例性变压器响应和补偿增益的示图；

图4是示出了根据本发明的实施例，已生成的示例性时域信号的示图；以及

图5是根据本发明的可替代实施例，在转换至时域之前的经修改的示例性S11。

具体实施方式

现将参照附图来详细地描述本发明，所述附图被提供作为本发明的说明性示例，以使本领域技术人员能够实践本发明。要注意的是，附图和以下示例并不意味着将本发明的范围限制到单个实施例，而是通过交换所描述或示出的要素的一部分或全部的方式，其它实施例也是可能的。另外，在本发明的某些要素可以使用已知组件来部分或全部实现的情况下，将仅描述这种已知组件中对于理解本发明来说必要的那些部分，并将省略对这种已知组件的其他部分的详细描述，以便不模糊本发明。被描述为以软件实现的实施例应不限于此，而是可以包括以硬件或者软件和硬件的组合实现的实施例，反之亦然，这对本领域技术人员来说将是显而易见的，除非本文另有规定。在本说明书中，示出单数形式的组件的实施例不应认为是限制性的；相反，本发明旨在涵盖包括多个相同组件的其他实施例，反之亦然，除非本文另有明确说明。另外，申请人不旨将说明书或权利要求书中的任何术语认为具有不寻常的或特殊的意义，除非明确地这样阐述。此外，本发明涵盖了本文中以说明的方式提及的公知组件的当前已知等同物和将来的已知等同物。

本发明的实施例包括用于在不牺牲原始信号的完整性的情况下降低反射的SELT信号的失真的效应的方法和装置。

根据某些方面，本发明人认识到，对反射信号的后期处理部分地涉及使用公知的技术将测量的频域信号转换至时域信号，所述公知的技术例如快速傅立叶逆变换(iFFT)。“最佳”的发送信号将涉及完全跨越例如从0Hz到17MHz的范围的频谱平坦的频域信号。在xDSL收发机中，这将包括利用4.3125KHz的音调间隔来发送多载波信号，产生跨越17MHz频带的总共4096个音调，其中每个音调具有相同的幅度。

如上所述，后期处理部分地涉及将频域反射系数(称为S11)变换到时域，使得可以识别反射峰并对其分类，以确定接线故障等。然而，本发明人认识到，由于硬件限制，发送信号可能并不总是跨越该整个范围，尤其是在围绕0Hz的区域(即，直流)。另外，典型的xDSL收发机使用变压器耦合，由于其本身性质而不能通过直流。除了这一点，还存在高通效应，其中，频率响应将滚降直到达到一些可用频率，取决于变压器的响应，所述可用频率通常为10KHz左右。从SELT接收信号的角度，在前若干个音调中不存在信息。因此，这些音调有效地“归零”，意味着他们在该反射的频域表示中有效等于0。这等同于频域中的截断。

基本变换理论指出，频域中的截断实际上是一种形式的矩形加窗(rectangularwindowing)。矩形窗口在频域中的应用等同于正弦脉冲(即，sin(x)/x)在时域中的卷积。本发明人认识到，其效果是“有用的”反射信息现在叠加在正弦响应上，使得对接线故障的识别和分类更加困难。换句话说，在将该数据转换到时域时，该加窗的效应以波纹的形式变得可见，这是所需信号与正弦脉冲的卷积的直接结果。该复合信号现在是所需信号的失真版本，并将阻碍可靠地识别反射峰的能力。

对于本公开内容的目的，其被称为时域轨迹线性。在这种上下文中，由与正弦脉冲的卷积得到的时域响应被归类为“不是线性的或非线性的”，而不包含与正弦脉冲的卷积的响应将被归类为“线性的”。

因此，本发明的实施例目的是降低SELT信号中的这种非线性和其它失真的效应。

图1是根据本发明的实施例，使出了示例性SELT块100的框图。如所示，块100插在xDSL调制解调器的发射链150与接收链160之间。本发明的实施例可以通过xDSL调制解调器芯片组以及相关联的固件(例如，由Ikanos通信公司提供的Vxl85平台)来实现。由目前的示例教导之后，本领域技术人员将理解如何通过调整这些和其他芯片组使其适应本发明的SELT功能来实现本发明。

要注意的是，相比于图1中所示出的，典型的xDSL调制解调器包括许多额外的组件，所述额外的组件包括可以与图1中所示的组件进行交互以例如用于发起并执行SELT检测、收集和存储或发送结果等的控制器和其它处理器。这种组件和功能对本领域技术人员来说是公知的，并因此，为了本发明的清楚起见，此处将省略其额外细节。

还应当注意的是，根据本发明的装置不限于如图1中所示的那样并入xDSL调制解调器中。例如，本发明的实施例可以并入专用检测设备、远程检测设备、服务器侧的调制解调器等。

如所示，根据本发明实施例的块100包括SELT序列块120，其使得映射器102形成用于执行SELT检测的符号，如以下将更详细描述的。由映射器102形成的符号进一步由低频增益补偿块122处理以补偿低频滚降，如以下将更详细描述的。经调整的符号由iFFT 104转换至时域，由A/D 106转换成模拟信号，并经由混合器108发送到该调制解调器的tip/ring连接。同时，未经调整的符号(Tx)被提供给S11运算块124。发送信号的反射同时经由混合器108感测、由A/D 110数字化，并由FFT 112转换至频域。代替于由解映射器114转换为数据，该反射符号(Rx)被提供给S11运算器块124。使用发送的符号(Tx)和反射的符号(Rx)，块124使用已知的技术(例如，S11＝Rx/Tx)来确定S11信号。如以下将更详细描述的，来自块124的频域S11信号由iFFT 126转换到时域，并由滤波器128进行滤波，以形成可以以常规方式进行分析的时域反射计(TDR)信号。

图2中示出了根据本发明实施例的示例性方法。该方法将结合以上描述的SELT块100的操作，并通过xDSL调制解调器领域技术人员将意识到的相关联的控制器和处理器来描述。然而，本发明的方法不限于由图1中所示的示例性块来执行，而是可以包括在专用检测设备、远程检测设备等中。

根据某些方面，本发明的实施例在SELT检测期间、发送所使用的符号之前对其进行修改。如所示，第一步骤S202包括修改发射符号序列，以利用低频音调。例如，在使用根据VDSL2来操作的调制解调器的SELT检测期间，块120可以使得映射器104创建REVERB符号的4kHz的定期发送序列，其中，所有的可用音调(例如，常规VDSL2系统的波段规划中的音调6至4096)是使用完全相同的QAM星座点(例如，[1，0]或[1，1])调制的。优选地，使用来自上游和下游频带二者的音调(参见例如，于2014年7月24日提交的美国专利申请No.14/339,862，通过引用方式将其内容整体并入本文)，但这不是在所有实施例中必须的。在实施例中，该序列被执行约5秒至约240秒。

然而，与常规SELT检测明显不同的是，根据本发明的各方面，在步骤S202中，块120还使得映射器104创建符号，所述符号还使用映射到其他的音调6至4096的同一星座点来调制最低频率音调1至5。这样，经修改的符号将更接近“最佳”发送信号，从而基本上克服了上述的加窗效应。

根据某些其它方面，可以在步骤S204中部分地补偿变压器滚降的效应。在本发明的实施例中，这在补偿块122中通过以与该变压器滚降相反的方式来增加低频音调的发射功率来完成，使得净效果是如收发机tip/ring端子处所见的频谱平坦的信号。例如，图3是示出了这些方面的示例的示图。图3中的曲线(plot)302是变压器响应的示例，其示出了在接近直流处的急剧滚降。知道了该响应，在来自映射器102的映射的符号被提供给iFFT 104之前，块122可以向其施加如曲线304中所示的频率相关的增益。

存在可以确定由块122所施加的增益的许多方式。例如，可以提前分析要在以特定的调制解调器设计方案的所有调制解调器中使用的变压器，并可以将增益预编程到调制解调器中。作为另一实例，在SELT检测时或在SELT检测时间之前，可以动态地测量变压器滚降。

接下来的步骤S206包括发送经修改的信号。这可以以如以上结合图1中示出的xDSL调制解调器描述的常规方式来完成。

下一个步骤S208包括同时接收反射的信号，这可以以如以上结合图1中示出的xDSL调制解调器描述的常规方式来完成。

接下来，在步骤S210中，频域S11信号由块124计算(例如，通过确定Tx和Rx之间的比率)，并且使用例如iFFT将频域S11信号转换至时域。应当指出的是，当SELT检测是如上所述使用在5至240秒的跨度上以4KHz速率发送的符号来执行的时，可以形成接收符号在发送跨度上的平均值，并将其用于形成要分析的S11信号和最终的TDR信号。

在下一个步骤S212中，时域信号在块128中由例如有限脉冲响应(FIR)低通滤波器来滤波。优选地选择低频截止，以在不牺牲所得到的时域信号的完整性的情况下消除高频噪声。输出过滤后的最终TDR信号，并且可以使用本领域技术人员知晓的SELT的技术来分析该最终TDR信号。参见例如美国专利申请No.14/341,538和14/341,576，其由本申请的受让人共同拥有，通过引用方式将其内容整体并入本文。

图4是根据本发明的各方面，示出了示例性TDR信号的曲线。图4对已经获得的TDR信号进行比较，在所述TDR信号中，已经以以上结合步骤S202和S204描述的方式来修改了发送信号。图4还示出了使用原始未经处理的发送信号来获得的TDR信号。如所示，使用原始发送信号的TDR信号呈现出在x轴以下的特性“沉降(dip)”。这是如上所述的、对频域数据加窗并通过使用iFFT运算符来将其转换至时域的结果。通过扩展发送信号以跨越音调5下的音调，如在图4的经修改的TDR轨迹中看到的，在很大程度上去除了特性沉降。

如在图4中进一步示出的，相比于原始接收的时域信号，经修改的接收的时域信号在直到第一正峰处呈现出平坦得多的响应。对时域响应的分析可能错误地将原始轨迹中x轴下方的沉降标识(flag)为负向峰，这当然不代表真正的线性拓扑。经修改的接收的时域信号不呈现该沉降，因此将不会被曲解。

该技术的另一个优点是，保持了期望信号的完整性。另外，仅需要最少的额外处理。

图5是示出了本发明的可替代实施例的各方面的示图。可以在不可能或不希望如上述在本发明的示例性方法中的步骤S202中进行的、在发送信号时使用低频音调的情况下使用该可替代实施例。如图5的示例中示出的，通过使用线性预测，重建或估计S11信号中针对较低音调1至5的缺失的频域信息502。这可以由块124使用本领域技术人员公知的线性预测技术来实现。由于S11信号具有高度相关的响应，因此使用线性预测器来估计剩余的样本是可能地，从而向直流处填充间隙。该操作的净效果是，可以将所得到的时域信号(即，由iFFT块126处理之后)清理干净，而不具有频域截断的任何可见的人工痕迹(artifact)。

虽然已经参照了本发明的优选实施例来具体描述了本发明，但对本领域普通技术人员来说应当显而易见的是，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下做出对形式和细节的改变和修改。旨在的是，所附权利要求涵盖这种变化和修改。

Claims

1.一种在xDSL调制解调器中执行单端线路检测(SELT)的方法，包括：

使用所述xDSL调制解调器的波段规划中的可用音调来构造发射符号序列；

修改所构造的所述发射符号序列，以利用并且更好地激发所构造的发射符号中的低频音调；以及

通过所述xDSL调制解调器的混合器来发送经修改的所构造的所述发射符号序列的同时，通过所述混合器来感测与所述经修改的所构造的发射符号相对应的接收符号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，构造步骤包括将公共QAM星座点映射到所述可用音调，并且其中，修改步骤包括：将所述公共QAM星座点映射到未包括在所述xDSL调制解调器的所述波段规划中的额外的低频音调。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述波段规划与VDSL2系统相关联，并且其中，所述额外的低频音调是音调1至音调5。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，修改步骤包括向所述低频音调施加补偿增益。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述补偿增益与所述xDSL调制解调器中的变压器的滚降相对应。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述滚降已被预先确定并存储在所述xDSL调制解调器中。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，构造步骤包括使用所述波段规划中的上游音调和下游音调二者。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，构造步骤包括将公共QAM星座点映射到所述上游音调和下游音调，并且其中，修改步骤包括：将所述公共QAM星座点映射到未包括在所述xDSL调制解调器的所述波段规划中的额外的低频音调。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所构造的发射符号是REVERB符号。

10.一种用于执行针对xDSL调制解调器的单端线路检测(SELT)的装置，包括：

映射器，其使用所述xDSL调制解调器的波段规划中的可用音调来构造发射符号序列；

SELT块，其修改所构造的所述发射符号序列，以利用并且更好地激发所构造的发射符号中的低频音调；

发送路径，其用于通过所述xDSL调制解调器的混合器来发送经修改的所构造的所述发射符号序列；以及

接收路径，其用于同时通过所述混合器来感测与所述经修改的所构造的发射符号相对应的接收符号。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述映射器通过将公共QAM星座点映射到所述可用音调来造构所构造的所述发射符号序列，并且其中，所述SELT块使得所述映射器进一步将所述公共QAM星座点映射到未包括在所述xDSL调制解调器的所述波段规划中的额外的低频音调。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述波段规划与VDSL2系统相关联，并且其中，所述额外的低频音调是音调1至音调5。

13.根据权利要求10所述的装置，其中，所述SELT块包括低频增益补偿块，其中所述低频增益补偿块向所述低频音调施加补偿增益。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述补偿增益与所述xDSL调制解调器中的变压器的滚降相对应。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述滚降已被预先确定并存储在所述xDSL调制解调器中。

16.根据权利要求10所述的装置，其中，所述映射器使用所述波段规划中的上游音调和下游音调二者。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述映射器通过将公共QAM星座点映射到所述上游音调和下游音调来造构所构造的所述发射符号序列，并且其中，所述SELT块使得所述映射器进一步将所述公共QAM星座点映射到未包括在所述xDSL调制解调器的所述波段规划中的额外的低频音调。

18.根据权利要求10所述的装置，其中，所构造的发射符号是REVERB符号。