CN1968309A - 一种测试线路纵向平衡度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试线路纵向平衡度的方法及装置，用以解决现有技术一测试时间较长的问题，以及解决现有技术二中非线路不平衡因素对测试结果影响较大的问题。本发明方法包括：A.确定待测的各个频点的可靠共模幅值；B.根据被测线路特性及所述可靠共模幅值对各个频点进行分组；C.以组为单位，分别计算每一组中各个频点的纵向平衡度。通过本发明的实施，既缩短了测试时间，又准确反映线路的实际平衡状况。

Description

一种测试线路纵向平衡度的方法及装置

技术领域

本发明涉及电信网络领域，特别是涉及一种测试线路纵向平衡度的方法及装置。

背景技术

在电信业务领域，运营商通过市话电缆(通常是双绞线)，向用户同时提供宽带电信业务和窄带电信业务，如ADSL over POTS(普通电话增开ADSL)、ADSL over ISDN(ISDN增开ADSL)、VDSL over POTS(普通电话增开VDSL)、VDSL over ISDN(ISDN增开VDSL)等业务，该类应用在国内和国外已经相当普遍。(本文中，对ADSL、VDSL统称为xDSL)

如图1所示，xDSL信号和POTS/ISDN信号共存于一条用户外线中，在局端侧，宽带接入设备(DSLAM)中的分离器(SPL)将宽、窄业务区分开来，分别送往宽带业务板(xDSL业务板)和窄带业务板(POTS/ISDN业务板)进行处理，而在用户端侧，分离器(SPL)则将分离出的宽、窄带业务送往用户端RTU和话机。

在此类业务的运行和维护过程中，若有用户申报故障，则经常需要对用户线路参数进行测量(如：线路电压参数、线路电阻参数、线路电容参数、线路频率响应、线路背景噪音、线路对地平衡度等)。依据这些参数数据，可以判断线路的质量和故障情况。

在该系统的维护过程中，纵向平衡度用来衡量线路纵向平衡性能，即线路对地不平衡性能。线路纵向平衡度在线路用于高速数据传输时是衡量线路质量的一个重要指标，这主要是因为：线路对地不平衡可能引起线对的两线间存在对地电势差，进而在两线间形成电势回路，产生回路电流，从而导致额外的干扰。由于电势回路的存在，会在线路周围形成电磁场，造成大量外界干扰耦合到线路中，影响正常通信。目前，国家标准中规定了开通ADSL业务的要求：对于ADSL业务，在26kHz-1104kHz范围，纵向转换损耗不小于50dB，在特殊情况下允许大于40dB。

纵向平衡度Bm-1定义为：

Bm-1＝20lg(E1/Em)    (dB)

式中Em称为横向电压，参见图2所示，即线路TIP与RING线端子间的电势差，也称差模幅值。E1称为纵向电压，由TIP、RING线端对地不平衡引起，E1等于R1左端对地电势差和R2左端对地电势差矢量和的1/2，也称共模幅值。

参见图2所示，理论上纵向平衡度的计算公式为： $L_b=20\log \left(\frac{V_d}{V_c}\right)$

一般情况下，需要对ADSL整个频段各频点进行纵向平衡度测试，需要包含但不限于每个tone频点的纵向平衡度。即需要测量纵向平衡度的频点包括但不限于每个tone的中心频点。

由于噪声及其他非线路不平衡因素的存在，造成线路V_c测试实际上有可能远大于由于线路不平衡引起的差模幅值。设线路不平衡引起的差模幅值为V_c′，非线路不平衡因素(如噪声等)引起的差模幅值为V_n，则实际线路的纵向平衡度计算公式为： $L_b=20\log \left(\frac{V_d}{V_c^{\′}+V_n}\right)\·$ 在实际线路中，可以近似认为V_n对纵向平衡度影响在一固定区间内上下浮动。

目前通常采用的硬件设计是发共模信号，测差模信号。参见图3所示，数字信号处理模块DSP产生调制信号给D/A，D/A器件转换为共模模拟信号后发送到实际差分线路上，由于线路不平衡因素的存在，差分线实际电压不相等，存在电势差，该差分信号经过差分变压器变为标准差分信号，再经A/D器件变换取样后把取样数据给DSP处理，DSP对接收的采样数据进行FFT(快速傅立叶变换)处理并计算各对应频点的频域差分幅值，从而实现纵向平衡度的计算。

基于上述纵向平衡度测试理论，并应用上述测试硬件装置，目前测试线路纵向平衡度有两种方案。

现有方案一：单频点逐一发送法。参见图4所示，包括下列具体步骤：

X11、发送一单频点的共模幅值到差分线路上；

X12、监控差分线路上的信号并记录监测到的数据；

X13、计算该单频点频域差分幅值；

X14、计算该单频点的纵向平衡度；

X15、判断所有频点是否发送完，若没有发送完，则返回步骤X11；若发送完，执行步骤X16；

X16、绘制并上报结果。

该技术由于采用一次只发送一个频点处理的方式，被测频点的能量可以设置比较大，具有较高的信噪比，抗噪声能力比较强，使测试出的纵向平衡度基本能准确反映线路的实际平衡状况。参见上述实际线路的纵向平衡度计算公式，这种方案可使共模幅值V^d足够大，差模幅值近似于线路不平衡引起的差模幅值V_c′，即此时V_n对线路平衡度影响较小。但是缺点也是显而易见的：由于采用单频点逐一发送的方法，整个处理时间过长，不能很好满足测试对时间的“敏感”要求。

现有方案二：所有待测频点一次发送法。参见图5所示，包括下列具体步骤：

X21、将所有待测频点生成调制波共模信号；

X22、把该调制信号发送到线路上；

X23、监控差分线路上的信号并记录监测到的数据；

X24、计算各个频点频域差分幅值；

X25、计算各个频点的纵向平衡度度；

X26、绘制并上报结果。

该方案具有计算速度快优点，但是缺点非常明显：考虑硬件电路的实际承受能力，调制组合波的能量之和不能超过硬件电路的实际承受能力，各发送频点的能量需要成倍降低，由于测试线路噪声等影响纵向平衡度因素的存在，使各频点的信噪比较小，各频点信号抗噪能力较差，造成噪声等对纵向平衡度的结果影响较大，使测试结果无法真实的反映线路的实际平衡情况。参见上述实际线路的纵向平衡度计算公式，这种方案可使共模幅值V^d足够小，在线路平衡度比较理想的情况下，差模幅值近似于V_n，即此时V_n对线路平衡度影响最大。

发明内容

本发明提供一种测试线路纵向平衡度的方法及装置，用以解决现有技术一测试时间较长的问题，以及解决现有技术二中非线路不平衡因素对测试结果影响较大的问题。

本发明方法包括：

A、确定待测的各个频点的可靠共模幅值；

B、根据被测线路特性及所述可靠共模幅值对各个频点进行分组；

C、以组为单位，分别计算每一组中各个频点的纵向平衡度。

其中所述步骤A之前还包括：

-在待求频率范围内确定待测的各个频点；

-计算被测线路中各个频点的噪声差模幅值；

-确定纵向平衡度测试结果要求。

进一步所述步骤A包括：A1、根据被测线路中各个频点的噪声差模幅值，以及纵向平衡度测试结果要求确定待测的各个频点的幅值；A2、所述各个频点的可靠共模幅值不小于任一频点的幅值。

进一步所述步骤B包括：B1、将被测线路所能承受的最大幅值与所述可靠共模幅值相除，得到每组频点的数量；B2、根据待测频点数量及每组频点的数量，计算频点组数。

进一步所述步骤C包括：C1、按照分组顺序，将待测的一组中的各个频点合并生成激励信号源的调制信号；C2、将得到激励信号源的调制信号发送到测试线路上；C3、通过对测试线路上的信号采样，并对采样数据进行快速傅立叶变化，得到该组中各个频点对应的频域差分幅值；C4、根据该组中各个频点对应的频域差分幅值计算该组中各个频点的纵向平衡度；C5、判断是否还有未测试的组，若有，则返回步骤C1；否则，上报测试结果。

所述待求频率范围为0至2.2MHz。

所述待测的各个频点通过下述公式确定：

f_i＝(4312.5i)Hz……(i＝6，7，8…511，512)。

根据噪声功率的谱密度获得所述被测线路中各个频点的噪声差模幅值。

所述被测线路为数字用户环线xDSL线路。

为了支撑本发明方法，本发明的一种测试线路纵向平衡度的装置，包括：

频率生成模块，用于将待发送的频点合并生成激励信号源的调制信号，并发送到被测线路上；

纵向平衡度计算模块，用于根据被测线路上的调制信号，计算对应的各个频点的纵向平衡度；

可靠幅值确定模块，用于确定各个频点的可靠共模幅值；

分组模块，用于根据被测线路特性及可靠幅值确定模块输出的可靠共模幅值对各个频点进行分组，并以组为单位，逐一输出到所述频率生成模块。

本发明有益效果如下：

本发明方法不再直接将单频点的共模幅值逐一发送到差分线路上进行测试，也不再将所有待测频点生成调制波共模信号，并将该调制信号发送到线路上进行测试。

本发明方法考虑了实际线路的噪声干扰，而且根据各个待测频点的噪声差模幅值，得到待测的各个频点的可靠共模幅值，进而根据被测线路特性及所述可靠共模幅值对各个频点进行分组。最后以组为单位，分别计算每一组中各个频点的纵向平衡度。

显然相对于现有技术一，本发明方法一次发出不止一个待测频点，减少了发送次数，从而节约了测试时间；而且根据上述分组策略，也继承了现有技术一能准确反映线路的实际平衡状况的效果。

相对于现有技术二，本发明方法一次发出若干个但不是所有的待测频点。根据上述分组策略，使得每一频点的能量增大，但又能满足线路负荷，所以可达到准确反映线路的实际平衡状况的效果；并且由于采用分组策略，所以也继承了现有技术二测试速度较快的效果。

为了支撑本发明方法，本发明还提供了一种测试线路纵向平衡度的装置。

附图说明

图1为xDSL业务原理图；

图2为差模幅值、共模幅值的电路原理图；

图3为现有测试纵向平衡度的硬件结构示意图；

图4为现有的单频点逐一发送法的步骤流程图；

图5为现有的所有待测频点一次发送法的步骤流程图；

图6为本发明测试纵向平衡度的硬件结构示意图；

图7为本发明方法步骤流程图。

具体实施方式

为了在测量线路的纵向平衡度时，可以既保证测试速度，又保证测试质量，本发明提供了一种测试线路纵向平衡度的装置，应用于ADSL线路，也可应用于其它xDSL线路。参见图6所示，其包括：依次相连的可靠幅值确定模块、分组模块、频率生成模块和纵向平衡度计算模块。

所述可靠幅值确定模块，用于计算被测线路中各个频点的噪声差模幅值，并确定各个频点的可靠共模幅值。

所述分组模块，用于根据被测线路特性及可靠幅值确定模块输出的可靠共模幅值对各个频点进行分组，并以组为单位，逐一输出到所述频率生成模块。

所述频率生成模块，用于将待发送的频点合并生成激励信号源的调制信号，并发送到被测线路上。

所述纵向平衡度计算模块，用于根据被测线路上的调制信号，计算对应的各个频点的纵向平衡度。

上述频率生成模块和纵向平衡度计算模块所具有的功能与图3所示的现有纵向平衡度测试装置的功能相同。

应用上述装置，本发明提供了一种测试线路纵向平衡度的方法，参见图7所示，方法实例包括下列具体步骤：

S1、确定纵向平衡度测试结果要求，以及在待求频率范围内确定待测的各个频点。

纵向平衡度测试结果要求预定为：在噪声功率谱密度比较大(如-100dbm或-90dbm)时，噪声影响后测试的线路纵向平衡度在60db以上。以噪声功率谱密度为-90dbm为例。

对于ADSL线路，待求的频率范围为0至2.2MHz，其它线路根据相关协议而定。

一般情况下，需要对ADSL整个频段各频点进行纵向平衡度测试，需要包含但不限于每个tone频点的纵向平衡度。即需要测量纵向平衡度的频点包括但不限于每个tone的中心频点。若仅计算每个tone的中心频点，则需要测量、纵向平衡度的频点为f_i＝(4312.5i)Hz……(i＝6，7，8…511，512)。

S2、计算被测线路中各个频点的噪声差模幅值。

根据噪声功率谱分析，对于以ADSL信号单位Tone为单位带宽的随机噪音信号的噪声功率谱密度PSD为：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{Tone}}=\frac{1}{\mathrm{BW}}{\∫}_0^{\mathrm{BW}}{\mathrm{\ρ}}_f{d}_f\≅\frac{1}{\mathrm{BW}}\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{4{\left|V_k\right|}^2}{{\mathrm{Nf}}_s{Z}_f}\mathrm{\Δf}=\frac{1}{\mathrm{BW}}\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{4{\left|V_k\right|}^2}{{\mathrm{Nf}}_s{Z}_f}\frac{f_s}{N}=\frac{1}{\mathrm{BW}}\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{4{\left|V_k\right|}^2}{N^2{Z}_f}$

其中V_k为待求频点所对应的频域能量，N为FFT计算点数，Z_f为传输线上所求频点对应的特征阻抗，BW为tone的宽度，f_s为采样频率。

上式中的m定义为： $\left\{\begin{array}{c}m=\mathrm{int}\left(\frac{\mathrm{BW}}{\mathrm{\Δf}}\right)=\mathrm{int}\left(\frac{\mathrm{BW}}{f_s}N\right).\\ \mathrm{BW}=4.3125\mathrm{KHz}\end{array}\right.,$ int表示向下取整。

其中：设FFT点数N＝16K，Z_f＝100欧姆，实测噪声功率谱密度最大值-90dbm(在步骤S1中给定)。

即10log(ρ_Tone)+30＝-90；则ρ_Tone＝10^-12。

设在频点f处噪声差模幅值为V_f，m＝6，则：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{Tone}}=\frac{1}{\mathrm{BW}}\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}\frac{4{\left|V_k\right|}^2}{N^2{Z}_f}=\frac{1}{\mathrm{BW}}\frac{{\left|V_f\right|}^2*6}{Z_f}={10}^{-12}$

进而可计算出：|V_f|＝2.68*10^-4(V)，即噪声引起的差模幅值为2.68*10^-4(V)。

S3、确定待测的各个频点的可靠共模幅值。

根据设计要求：令 $L_b=20\log \left(\frac{V_d}{V_f}\right)=60$ (在步骤S1中给定)，可知：

频点f的幅值V_d＝V_f*10³＝2.68*10^-1(V)＝268(MV)。

根据上述公式，再分别计算其它频点的幅值。

本发明考虑噪声对线路纵向平衡度测量的影响，若要使线路噪声在-90dbm的情况下，线路具有良好的纵向平衡度，则确定的可靠共模幅值不应小于任一频点的幅值。假设可靠共模幅值为300MV(在实际处理中，发送各个频点所需要的可靠共模幅值不一定相等，也就是说可靠共模幅值可以为多个，但只要满足不小于任一频点的幅值即可)。

S4、对各个频点进行分组。

假设单板硬件性能决定的同一时刻线路上信号的最大电压幅值不能超过3V，并根据步骤S3求得的可靠共模幅值为300MV可知：

同一时刻最大发送频点数为3V/300MV＝10，即每组发送频点个数最多为10个。为了本实例的简洁，设定每次发送的频点个数为10个(也可不平均分组)。

根据公式f_i＝(4312.5i)Hz……(i＝6，7，8…511，512)可知待测频点个数为512-6+1，结合设定的每次发送10个频点，则发送组数为(512-6+1)/10＝51组。

S5、以组为单位，分别计算每一组中各个频点的纵向平衡度。

通过上述计算可知，待测频点发送幅值为300MV，每组发送10个频点，共发送51次。相对于现有技术一，发送次数从507次减为51次，显然节约了测试时间；相对于现有技术二，待测频点的发送幅值增加到300MV，可满足测试要求。

之后，按照分组顺序，将待测的一组中的各个频点合并生成激励信号源的调制信号，并发送到测试线路上。对于发送到线路的每组频点，DSP对线路上的时域信息进行采样，并通过FFT等方法计算出该组中各频点对应的频域差分幅值，记为V_cf。

根据公式即可计算出该组中各频点得纵向平衡度为：

$L_b=20\log \left(\frac{V_d}{V_f}\right)=20\log \left(\frac{300\mathrm{MV}}{V_{\mathrm{cf}}}\right)$

测试完一组频点后，判断是否还有未测试的组，若有，将下一组频点合并生成激励信号源的调制信号，并发送到测试线路上完成测试；否则，上报测试结果。

本发明方法在通过公式f_i＝(4312.5i)Hz……(i＝6，7，8…511，512)确定的待测频点后，也可以先测试与所述确定的待测频点相关联的频点的纵向平衡度，再利用插值算法计算出所述确定的待测频点的纵向平衡度值。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1、一种测试线路纵向平衡度的方法，其特征在于，包括下列步骤：

A、确定待测的各个频点的可靠共模幅值；

B、根据被测线路特性及所述可靠共模幅值对各个频点进行分组；

C、以组为单位，分别计算每一组中各个频点的纵向平衡度。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：

-在待求频率范围内确定待测的各个频点；

-计算被测线路中各个频点的噪声差模幅值；

-确定纵向平衡度测试结果要求。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：

A1、根据被测线路中各个频点的噪声差模幅值，以及纵向平衡度测试结果要求确定待测的各个频点的幅值；

A2、所述各个频点的可靠共模幅值不小于任一频点的幅值。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B1、将被测线路所能承受的最大幅值与所述可靠共模幅值相除，得到每组频点的数量；

B2、根据待测频点数量及每组频点的数量，计算频点组数。

5、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：

C1、按照分组顺序，将待测的一组中的各个频点合并生成激励信号源的调制信号；

C2、将得到激励信号源的调制信号发送到测试线路上；

C3、通过对测试线路上的信号采样，并对采样数据进行快速傅立叶变化，得到该组中各个频点对应的频域差分幅值；

C4、根据该组中各个频点对应的频域差分幅值计算该组中各个频点的纵向平衡度；

C5、判断是否还有未测试的组，若有，则返回步骤C1；否则，上报测试结果。

6、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待求频率范围为0至2.2MHz。

7、如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待测的各个频点通过下述公式确定：

f_i＝(4312.5i)Hz……(i＝6，7，8…511，512)

8、如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据噪声功率的谱密度获得所述被测线路中各个频点的噪声差模幅值。

9、如权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述被测线路为数字用户环线xDSL线路。

10、一种测试线路纵向平衡度的装置，包括：

频率生成模块，用于将待发送的频点合并生成激励信号源的调制信号，并发送到被测线路上；

纵向平衡度计算模块，用于根据被测线路上的调制信号，计算对应的各个频点的纵向平衡度；

其特征在于，所述装置还包括：

可靠幅值确定模块，用于确定各个频点的可靠共模幅值；

分组模块，用于根据被测线路特性及可靠幅值确定模块输出的可靠共模幅值对各个频点进行分组，并以组为单位，逐一输出到所述频率生成模块。

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