CN107276825A - 一种回波消除线路的参数确定方法及仿真系统 - Google Patents

一种回波消除线路的参数确定方法及仿真系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种回波消除线路的参数确定方法及仿真系统，其中所述方法包括：获取用户终端设备CPE发送至中心局端设备CO的仿真载波信号，伴随所述仿真载波信号产生有第一仿真回波信号；获取第二仿真回波信号，所述第二仿真回波信号为回波消除仿真线路对所述第一仿真回波信号进行回波消除之后的回波信号；计算所述第二仿真回波信号的频率与所述仿真载波信号的频率的比值；根据所述比值调节所述回波消除仿真线路的参数，使得所述比值处于预定阈值范围。本发明通过计算机或处理器仿真选取回波消除线路的参数，工作效率较高。

Description

一种回波消除线路的参数确定方法及仿真系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种回波消除线路的参数确定方法及仿真系统。
背景技术
由于xDSL(英文全称：x Digital Subscriber Line，中文：x数字用户线路)是多种数字用户线路的总称，包括ADSL、RADSL、VDSL、SDSL、IDSL和HDSL等。xDSL属于FDM(英文全称：Frequency Division Multiplexing，中文：频分多路复用)调制方式，即使用同一根电话线实现CO(英文：central office，中文：中心局端设备)和CPE(英文：Customer PremisesEquipment，中文：用户终端设备)的连接，从而实现通过电话线接入上网的目的，也即：在同一根电话线上会同时实现发送和接收信号。然而，这种全双工模式下，发送信号会通过线路耦合到接收线，形成回波，从而干扰接收信号，使得接收性能下降，稳定性降低。为了降低发送信号对接收信号的影响，需要引入回波消除线路，即Hybrid电路或混杂电路。
xDSL系统中从CPE端到CO端的原理框图如图1所示。CPE端具有发送端和接收端，发送端发出的信号为模拟信号，信号强度较弱，线路驱动用于放大该模拟信号以便于长距离传输。变压器用于实现信号的隔离，防止电话线故障(例如雷击)对CPE的影响。上述CPE、线路驱动、变压器、电话线、CO依次连接。回波消除线路的一侧连接CPE的接收端口，另一侧连接至线路驱动和变压器之间，用于将线路驱动发出的信号至CPE接收端所形成的回波，以便减少对CPE发送端所发送信号的干扰。
回波消除线路通常由电容、电阻元件组成，这些元件的数量有近二十个，并且通过串联、并联形成较为复杂的拓扑结构，难以对线路结构进行等效计算。
现有技术对于回波消除线路中电容、电阻值的确定方法通常是在CPE的实际安装环境中盲调。
然而，电容、电阻元件的参数随xDSL系统中变压器参数、电话线参数(例如传输距离)、CO端参数等的不同而变化。此外，对于不同的xDSL系统，例如ADSL和VDSL，回波消除线路中的元件参数也不同。由于xDSL系统的这些复杂性，难以用电阻、电容及电感参数来准确表述变压器和电话线，因而使得盲调的过程耗时较长，甚至几年都难以使CPE性能达到最佳，效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种回波消除线路的参数确定方法及仿真系统，以解决现有回波消除线路盲调方式的效率较低的问题。
本发明第一方面提供了一种回波消除线路的参数确定方法，所述方法包括：获取用户终端设备CPE发送至中心局端设备CO的仿真载波信号，伴随所述仿真载波信号产生有第一仿真回波信号；获取第二仿真回波信号，所述第二仿真回波信号为回波消除仿真线路对所述第一仿真回波信号进行回波消除之后的回波信号；计算所述第二仿真回波信号的频率与所述仿真载波信号的频率的比值；根据所述比值调节所述回波消除仿真线路的参数，使得所述比值处于预定阈值范围。
可选地，所述仿真载波信号传输至具有S11参数的模块，并由所述具有S11参数的模块产生所述第一仿真回波信号，所述S11参数为在CPE端所测得的、CO侧的网络反射系数。
可选地，所述CPE通过变压器和电话线与所述CO连接；其中，所述变压器的第一侧与所述CPE连接，所述变压器的第二侧与所述电话线连接，所述电话线连接所述变压器的第二侧与所述CO；所述S11参数的测试方法包括：获取向所述变压器的第一次侧所输入的载波信号，同时在所述变压器的第一次侧获取网络反射信号；根据所述网络反射信号和所输入的载波信号计算所述S11参数。
可选地，所述获取向所述变压器的第一次侧所输入的载波信号，同时在所述变压器的第一次侧获取网络反射信号的步骤，包括：通过网络分析仪和巴伦向所述变压器的第一侧输入载波信号；其中，所述巴伦的不平衡端与所述网络分析仪连接，所述巴伦的平衡端与所述变压器的第一侧连接；通过所述网络分析仪和所述巴伦获取所述变压器第一侧的网络反射信号。
可选地，所述根据所述比值调节所述回波消除仿真线路的参数，使得所述比值处于预定阈值范围的步骤，包括：当所述仿真载波信号的频率为固定值时，依次调节所述回波消除仿真线路中的各个仿真元器件的参数，同时获取第二仿真回波信号；计算所述第二仿真回波信号的频率与所述仿真载波信号的频率的比值；确定所述比值是否处于所述预定阈值范围。
可选地，所述根据所述比值调节所述回波消除仿真线路的参数，使得所述比值处于预定阈值范围的步骤，包括：当所述回波消除仿真线路中的仿真元器件的参数为固定值时，依次增大或减小所输入的仿真载波信号的频率，同时获取第二仿真回波信号。
可选地，所述根据所述比值调节所述回波消除仿真线路的参数，使得所述比值处于预定阈值范围的步骤之后，还包括：针对多个所输入的仿真载波信号频率，依次调节所述回波消除仿真线路中的各个仿真元器件的参数，获取仿真载波信号频率所对应的所述比值最小值。
本发明第二方面提供了一种回波消除线路的仿真系统，包括：信号发生模块，用于产生仿真载波信号；局侧仿真模块，与所述信号发生模块连接，用于仿真中心局端设备CO、所述CO与用户终端设备CPE之间的传输线路，接收所述仿真载波信号并产生第一仿真回波信号；回波消除仿真线路，与所述局侧仿真模块连接，用于对所述第一仿真回波信号进行消除；信号接收模块，用于接收所述回波消除仿真线路对所述第一仿真回波信号进行消除之后所得到的第二仿真回波信号；仿真处理器，与所述信号发生模块和所述信号接收模块分别连接，用于计算所述第二仿真回波信号的频率与所述仿真载波信号的频率的比值；仿真调节器，与所述回波消除仿真线路中的各个仿真元器件和/或所述信号发生模块连接，用于调节仿真元器件的参数和/或所述仿真载波信号的频率。
可选地，所述局侧仿真模块包括：S11参数模块，与所述信号发生模块连接；所述S11参数模块具有S11参数，所述S11参数为在CPE端所测得的、CO侧的网络反射系数。
可选地，所述信号发生模块与第一仿真巴伦的不平衡端连接，所述S11参数模块与第二仿真巴伦的不平衡端连接；所述第一仿真巴伦的平衡端和所述第二仿真巴伦的平衡端对应连接；和/或，所述第一仿真巴伦的平衡端和所述第二仿真巴伦的平衡端之间连接有采样电阻；所述回波消除仿真线路与所述采样电阻并联；所述回波消除仿真线路与所述信号接收模块之间连接有第三仿真巴伦，所述第三仿真巴伦的不平衡端与所述信号接收模块连接，所述第三仿真巴伦的平衡端与所述回波消除仿真线路连接。
本发明实施例所提供的回波消除线路的参数确定方法，对实际xDSL系统进行仿真，具体仿真实际系统中CPE发送至CO的载波信号、在传输线路中产生回波信号，并且仿真实际回波消除线路对仿真的回波消除信号进行消除，还仿真调节实际回波消除线路的参数，以使回波消除效果达到预期效果(即第二仿真回波信号的频率与仿真载波信号的频率的比值处于预定阈值范围)。通过计算机或处理器仿真选取回波消除线路的参数，工作效率较高。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了xDSL系统中从CPE端到CO端的原理框图；
图2示出了根据本发明实施例的一种回波消除线路的参数确定方法的流程图；
图3示出了根据本发明实施例的一种回波消除线路的参数确定方法的信号示意图；
图4示出了通过网络分析仪测试S11参数的示意图；
图5示出了最佳回波消除效果与仿真载波信号频率之间的对应曲线图；
图6示出了根据本发明实施例的一种回波消除线路的仿真系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图2示出了根据本发明实施例的一种回波消除线路的参数确定方法的流程图，图3示出了根据本发明实施例的一种回波消除线路的参数确定方法的信号示意图。根据图2所示，该方法包括如下步骤：
S10：获取用户终端设备CPE发送至中心局端设备CO的仿真载波信号。伴随仿真载波信号产生有第一仿真回波信号。
该步骤中的仿真载波信号是对实际系统中CPE所发送的载波信号的模拟，例如，实际CPE所发送的载波信号的频率为F1、幅值为V1，则仿真载波信号的频率也为F1、幅值也为V1。
需要指出的是，该仿真载波信号并不是仿真系统与实际CPE连接时所获取到的、实际CPE所发送的载波信号。
S20：获取第二仿真回波信号，第二仿真回波信号为回波消除仿真线路对第一仿真回波信号进行回波消除之后的回波信号。
如图3所示，伴随仿真载波信号产生有第一仿真回波信号。回波消除仿真线路接收第一仿真回波信号，并对第一仿真回波信号进行消除后，输出第二仿真回波信号。
S30：计算第二仿真回波信号的频率与仿真载波信号的频率的比值。
S40：根据比值调节回波消除仿真线路的参数，使得比值处于预定阈值范围。
第二仿真回波信号的频率与仿真载波信号的频率的比值用于衡量回波消除效果。具体地，比值越小，回波消除效果越好。
上述回波消除线路的参数确定方法，对实际xDSL系统进行仿真，具体仿真实际系统中CPE发送至CO的载波信号、在传输线路中产生回波信号，并且仿真实际回波消除线路对仿真的回波消除信号进行消除，还仿真调节实际回波消除线路的参数，以使回波消除效果达到预期效果(即第二仿真回波信号的频率与仿真载波信号的频率的比值处于预定阈值范围)。通过计算机或处理器仿真选取回波消除线路的参数，工作效率较高。
步骤S10中，使得仿真载波信号发送时伴随产生第一仿真回波，可以采用实际系统的仿真传输线路和仿真CO来模拟。作为本实施例的一种可选实施方式，如图3所示，通过具有S11参数的模块代替仿真传输线路和仿真CO，S11参数为在实际系统中CPE端所测得的、CO侧的网络反射系数。具体地，仿真载波信号传输至具有S11参数的模块，并由具有S11参数的模块产生第一仿真回波信号。
S11参数(即输入反射系数，也即输入回波损耗)是S参数(即散射参数)中的一种，用于表示在二端口网络的第一端口加输入信号，并在该第一端口获取二端口网络的输出信号，根据该输入信号和输出信号计算所得的、用于表征该二端口网络的参数。
相应地，如图3所示，仿真载波信号传输至具有S11参数的模块，该具有S11参数的模块在载波信号的输入侧产生第一仿真回波信号。
该实施方式通过具有S11参数的模块代替仿真传输线路和仿真CO，以增加仿真系统的真实性，更加准确地反映系统的复杂性，并且能够减少仿真系统的难度。
可选地，实际系统中CPE通过变压器和电话线与CO连接。其中，变压器的第一侧与CPE连接，变压器的第二侧与电话线连接，电话线连接变压器的第二侧与CO。作为本是实施例的一种可选实施方式，S11参数的测试方法可以为：首先获取向变压器的第一次侧所输入的载波信号，同时在变压器的第一次侧获取网络反射信号，然后根据网络反射信号和所输入的载波信号计算S11参数。
如图4所示，可以通过网络分析仪来测试S11参数，具体地，通过巴伦(即平衡-不平衡转换器)连接网络分析仪和变压器的第一侧，其中巴伦的不平衡端与网络分析仪连接，巴伦的平衡端与变压器的第一侧连接。由网络分析仪发送载波信号，通过网络分析仪和巴伦向变压器的第一侧输入载波信号；通过网络分析仪和巴伦获取变压器第一侧的网络反射信号，由网络分析仪接收网络反射信号。S11参数的计算过程可以由智能化的网络分析仪执行，也可以由其他处理器执行。
本申请中的巴伦即BALUN，是一种平衡-不平衡转换器，将单端信号转换为差分信号。
作为本实施例的一种可选实施方式，上述步骤S40可以包括下列步骤S41、S42和S43。
S41：当仿真载波信号的频率为固定值时，依次调节回波消除仿真线路中的各个仿真元器件的参数，同时获取第二仿真回波信号。
S42：计算第二仿真回波信号的频率与仿真载波信号的频率的比值。
S43：确定比值是否处于预定阈值范围。
作为本实施例的一种可选实施方式，上述步骤S40还可以包括步骤S44：当回波消除仿真线路中的仿真元器件的参数为固定值时，依次增大或减小所输入的仿真载波信号的频率，同时获取第二仿真回波信号。
作为本实施例的一种可选实施方式，上述步骤S40之后，还可以包括：针对多个所输入的仿真载波信号频率，依次调节回波消除仿真线路中的各个仿真元器件的参数，获取仿真载波信号频率所对应的比值最小值。
图5示出了最佳(即比值为最小值时)回波消除效果与仿真载波信号频率之间的对应曲线图，回波消除效果是指第二仿真回波信号的频率与仿真载波信号的频率的比值，换算成dB表示，具体地，以dB为单位的回波消除效果E＝a*log10R，R为第二仿真回波信号的频率与仿真载波信号的频率的比值(无单位)，a为可选择的系数。此外，图中1E4＝1*104，5E6＝5*106。
实施例二
图6示出了根据本发明实施例的一种回波消除线路的仿真系统的示意图。该仿真系统可以用于实现实施例一所述的回波消除线路的参数确定方法。根据图6所示，该仿真系统包括信号发生模块10、局侧仿真模块20、回波消除仿真线路30、信号接收模块40、仿真处理器和仿真调节器。
信号发生模块10用于产生仿真载波信号。
局侧仿真模块20与信号发生模块10连接，用于仿真中心局端设备CO、CO与用户终端设备CPE之间的传输线路，接收仿真载波信号并产生第一仿真回波信号。
回波消除仿真线路30与S11参数模块20连接，用于对第一仿真回波信号进行消除。
信号接收模块40用于接收回波消除仿真线路30对第一仿真回波信号进行消除之后所得到的第二仿真回波信号。
仿真处理器与信号发生模块10和信号接收模块40分别连接，用于计算第二仿真回波信号的频率与仿真载波信号的频率的比值。
仿真调节器与回波消除仿真线路30中的各个仿真元器件和/或信号发生模块连接，用于调节仿真元器件的参数和/或仿真载波信号的频率。
对照图1和图6，实际xDSL系统中CPE的输入阻抗和输出阻抗都是固定的，因此通过信号发生模块10和信号接收模块40即可以模拟实际系统中的CPE。
可选地，如图6所示，信号发生模块10和局侧仿真模块20之间还可以设置信号放大器模块，用于仿真实际xDSL系统中的线路驱动器。
作为本实施例的一种可选实施方式，所述局侧仿真模块20包括S11参数模块。S11参数模块与所述信号发生模块10连接。该S11参数模块具有S11参数，S11参数为在CPE端所测得的、CO侧的网络反射系数。
作为本实施例的一种可选实施方式，如图6所示，信号发生模块10与第一仿真巴伦50的不平衡端连接，S11参数模块20与第二仿真巴伦60的不平衡端连接。第一仿真巴伦50的平衡端和第二仿真巴伦60的平衡端对应连接。
通过第一仿真巴伦和第二仿真巴伦模拟实际xDSL系统中采用差分信号传输信号，增加系统仿真的真实性。
作为本实施例的一种可选实施方式，如图6所示，第一仿真巴伦50的平衡端和第二仿真巴伦60的平衡端之间连接有采样电阻R1和R2。回波消除仿真线路30与采样电阻R1、R2并联。
回波消除仿真线路30与信号接收模块40之间连接有第三仿真巴伦70，第三仿真巴伦70的不平衡端与信号接收模块40连接，第三仿真巴伦70的平衡端与回波消除仿真线路30连接。
具体地，电阻R1的第一端与第一仿真巴伦50的第一平衡端连接，电阻R1的第二端与第二仿真巴伦60的第一平衡端连接；电阻R2的第一端与第一仿真巴伦50的第二平衡端连接，电阻R2的第二端与第二仿真巴伦60的第二平衡端连接。
回波消除仿真线路30包括四个支路。第一支路的一端连接至电阻R1的第一端，第二支路的一端连接至电阻R2的第一端，第三支路的一端连接至电阻R1的第二端，第四支路的一端连接至电阻R2的第二端。第一支路的另一端和第四支路的另一端均连接至第三仿真巴伦70的第一平衡端，第二支路的另一端和第三支路的另一端均连接至第三仿真巴伦70的第二平衡端。
如图6所示，第一支路包括电容C11、C12、C13，以及电阻R11、R12、R13。电阻R13与电容C13并联后再与电阻R12串联；电容C12与电阻R11串联；C12、R11的串联支路与C13、R12、R13的混合支路并联；电容C11与上述混合支路串联。
第二支路包括电容C21以及电阻R21、R22，电容C21与电阻R21串联后再与电阻R22并联。
第三支路包括电容C31、C32、C33，以及电阻R31、R32、R33。电阻R33与电容C33并联后再与电阻R32串联；电容C32与电阻R31串联；C32、R31的串联支路与C33、R32、R33的混合支路并联；电容C31与上述混合支路串联。
第四支路包括电容C41以及电阻R41、R42，电容C41与电阻R41串联后再与电阻R42并联。
上述采用电阻R1和R2的取值与实际系统中变压器的变比相关，若变比为1∶2，则采用电阻R1和R2均可以取值为10Ω至15Ω，例如均取值为12.4Ω。
需要补充说明的是，本申请中的仿真过程可以通过安捷伦的ADS(AdvancedDesign System)仿真软件来实现，也可以通过实际的处理和元器件搭建模拟系统来实现。通过ADS软件实现时，可以采用网络分析仪测试得到S11参数，将其保存为预定文件格式，例如“.SIP”格式的文件，在ADS仿真软件中即可调用该文件作为S11参数模块。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种回波消除线路的参数确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取用户终端设备CPE发送至中心局端设备CO的仿真载波信号，伴随所述仿真载波信号产生有第一仿真回波信号；
获取第二仿真回波信号，所述第二仿真回波信号为回波消除仿真线路对所述第一仿真回波信号进行回波消除之后的回波信号；
计算所述第二仿真回波信号的频率与所述仿真载波信号的频率的比值；
根据所述比值调节所述回波消除仿真线路的参数，使得所述比值处于预定阈值范围。
2.根据权利要求1所述的回波消除线路的参数确定方法，其特征在于，所述仿真载波信号传输至具有S11参数的模块，并由所述具有S11参数的模块产生所述第一仿真回波信号，所述S11参数为在CPE端所测得的、CO侧的网络反射系数。
3.根据权利要求2所述的回波消除线路的参数确定方法，其特征在于，所述CPE通过变压器和电话线与所述CO连接；其中，所述变压器的第一侧与所述CPE连接，所述变压器的第二侧与所述电话线连接，所述电话线连接所述变压器的第二侧与所述CO；所述S11参数的测试方法包括：
获取向所述变压器的第一次侧所输入的载波信号，同时在所述变压器的第一次侧获取网络反射信号；
根据所述网络反射信号和所输入的载波信号计算所述S11参数。
4.根据权利要求3所述的回波消除线路的参数确定方法，其特征在于，所述获取向所述变压器的第一次侧所输入的载波信号，同时在所述变压器的第一次侧获取网络反射信号的步骤，包括：
通过网络分析仪和巴伦向所述变压器的第一侧输入载波信号；其中，所述巴伦的不平衡端与所述网络分析仪连接，所述巴伦的平衡端与所述变压器的第一侧连接；
通过所述网络分析仪和所述巴伦获取所述变压器第一侧的网络反射信号。
5.根据权利要求4所述的回波消除线路的参数确定方法，其特征在于，所述根据所述比值调节所述回波消除仿真线路的参数，使得所述比值处于预定阈值范围的步骤，包括：
当所述仿真载波信号的频率为固定值时，依次调节所述回波消除仿真线路中的各个仿真元器件的参数，同时获取第二仿真回波信号；
计算所述第二仿真回波信号的频率与所述仿真载波信号的频率的比值；
确定所述比值是否处于所述预定阈值范围。
6.根据权利要求4所述的回波消除线路的参数确定方法，其特征在于，所述根据所述比值调节所述回波消除仿真线路的参数，使得所述比值处于预定阈值范围的步骤，包括：
当所述回波消除仿真线路中的仿真元器件的参数为固定值时，依次增大或减小所输入的仿真载波信号的频率，同时获取第二仿真回波信号。
7.根据权利要求1至6任一项所述的回波消除线路的参数确定方法，其特征在于，所述根据所述比值调节所述回波消除仿真线路的参数，使得所述比值处于预定阈值范围的步骤之后，还包括：
针对多个所输入的仿真载波信号频率，依次调节所述回波消除仿真线路中的各个仿真元器件的参数，获取仿真载波信号频率所对应的所述比值最小值。
8.一种回波消除线路的仿真系统，其特征在于，包括：
信号发生模块，用于产生仿真载波信号；
局侧仿真模块，与所述信号发生模块连接，用于仿真中心局端设备CO、所述CO与用户终端设备CPE之间的传输线路，接收所述仿真载波信号并产生第一仿真回波信号；
回波消除仿真线路，与所述局侧仿真模块连接，用于对所述第一仿真回波信号进行消除；
信号接收模块，用于接收所述回波消除仿真线路对所述第一仿真回波信号进行消除之后所得到的第二仿真回波信号；
仿真处理器，与所述信号发生模块和所述信号接收模块分别连接，用于计算所述第二仿真回波信号的频率与所述仿真载波信号的频率的比值；
仿真调节器，与所述回波消除仿真线路中的各个仿真元器件和/或所述信号发生模块连接，用于调节仿真元器件的参数和/或所述仿真载波信号的频率。
9.根据权利要求8所述的回波消除线路的仿真系统，其特征在于，所述局侧仿真模块包括：
S11参数模块，与所述信号发生模块连接；所述S11参数模块具有S11参数，所述S11参数为在CPE端所测得的、CO侧的网络反射系数。
10.根据权利要求8或9所述的回波消除线路的仿真系统，其特征在于，所述信号发生模块与第一仿真巴伦的不平衡端连接，所述S11参数模块与第二仿真巴伦的不平衡端连接；所述第一仿真巴伦的平衡端和所述第二仿真巴伦的平衡端对应连接；和/或，
所述第一仿真巴伦的平衡端和所述第二仿真巴伦的平衡端之间连接有采样电阻；所述回波消除仿真线路与所述采样电阻并联；所述回波消除仿真线路与所述信号接收模块之间连接有第三仿真巴伦，所述第三仿真巴伦的不平衡端与所述信号接收模块连接，所述第三仿真巴伦的平衡端与所述回波消除仿真线路连接。
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