-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Detektion von Impedanzen, insbesondere längs Induktivitäten, in
Telefonleitungen vom Typ mit zwei Metalldrähten als Signalleiter („twisted
pair") nach dem Oberbegriff
der Ansprüche
1, sowie ein Verfahren zur Qualifizierung von Telefonleitungen vom
Typ mit zwei Metalldrähten
als Signalleiter („twisted
pair") für die Tauglichkeit
für Datenübertragungen
nach dem DSL-Standard nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13, sowie
die Verwendung eines DSL-Modems zur Durchführung eines solcher Verfahren.
-
Bei der immer häufiger und flächendeckender
zum Einsatz kommenden modernen Datenübertragung über herkömmliche metallene Telefonleitungen
mit zwei Leitungsadern (zumeist sind diese aus Kupferdrähten aufgebaut)
besteht die Problematik, dass diese oftmals vor Jahrzehnten verlegten
Leitungen nicht im Hinblick auf Frequenzübertragungen jenseits der 6
kHz ausgelegt wurden.
-
So sind insbesondere in ländlicheren
Gegenden und vor allem im amerikanischen Raum oftmals Leitungen
verlegt worden, die zur Verbesserung der Übertragung von Frequenzen im
Bereich von 1 bis 5 kHz mit sogenannten „Pupin"-Spulen (auch „Load Coils" im amerikanischen
genannt) versehen wurden. Dies sind serielle Induktivitäten, die
paarweise in die beiden Leitungsadern – mit einem gemeinsamen Ringkern
versehen – in
regelmäßigem Abstand,
beispielsweise in Abständen
von 900 Metern jeweils mit 66 mH oder in Abständen von 1,2 km mit jeweils
88 mH, eingeschleift wurden.
-
Für
eine Datenübertragung
ist es jedoch erforderlich Übertragungsfrequenzen
weit jenseits der 5 kHz im Bereich von einigen 10 bis 100 kHz zu
ermöglichen.
-
Das ist bei Vorhandensein von Impedanzen, insbesondere
den genannten Induktivitäten,
deren Sinn die Verminderung der Dämpfung im Sprachband war, unmöglich, da
diese für
hohe Frequenzen einen zu großen
Widerstand darstellen.
-
Da oftmals keine genauen Aufzeichnungen darüber bestehen,
was für
Leitungen, und mit Induktivitäten
oder nicht verlegt wurden, besteht die Notwendigkeit zur Qualifizierung
der Leitung, bevor eine Datenübertragung
eingerichtet werden kann.
-
Das ist teuer und sehr zeitaufwendig,
insbesondere wenn ein Mitarbeiter der Telefongesellschaft zur Ausmessung
der Leitung losgesendet werden muss.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein
Verfahren bereitzustellen, bei dem eine Dektektion von etwaigen
Impedanzen in einer herkömmlichen
Telefonleitung möglichst
kostengünstig
und mit hoher Sicherheit ermöglicht
ist.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren
zur Detektion von Impedanzen nach dem Anspruch 1, durch das Verfahren
zur Qualifizierung von Telefonleitungen nach dem Anspruch 13, sowie
durch eine Verwendung eines DSL-Modems nach Anspruch 14 und nach
Anspruch 16 gelöst.
-
Die Erfindung schafft ein Verfahren
zur Detektion von Impedanzen, insbesondere längs Induktivitäten (in
Serie eingeschleift), in Telefonleitungen vom Typ mit zwei Metalldrähten als
Signalleiter („twisted
pair"), wobei es
die Schritte umfasst:
Einspeisung eines Prüfsignals in Form einer Wechselspannung
in die Telefonleitung,
Messung eines Messsignals des Reflektionssignals des
Prüfsignals,
das als an der Gesamteingangsimpedanz der Leitung reflektierter
Anteil des eingespeisten Prüfsignals
am Beginn der Leitung abgreifbar ist,
Durchführen der
ersten Verfahrensschritte bei mehreren verschiedenen Frequenzen
innerhalb eines vorgewählten
Frequenzbereichs der Wechselspannung des Prüfsignals,
Analyse der
Messsignale in Abhängigkeit
der Frequenz bezüglich
deren Verlauf, wobei
die Ableitung des Verlaufs der Messsignale
nach der Frequenz gebildet wird,
worauf die zweite Ableitung
des Verlaufs der Messsignale nach der Frequenz gebildet wird,
Untersuchen
des Verlaufs der zweiten Ableitung des Verlaufs der Messsignale
nach der Frequenz auf einen oder mehrere Vorzeichenwechsel.
-
Die Erfindung schlägt vor,
ein Wechselspannungssignal einzuspeisen, das an der Gesamteingangsimpedanz
der Leitung naturgemäß teilweise Reflektiert
wird. Dieses Reflektierte Signal wird dann auf den Leitungswiderstand
untersucht, insbesondere durch die Untersuchung des Verlaufs der
zweiten Ableitung wird eine eindeutige Information darüber gewonnen,
ob eine Impedanz in der Leitung befindlich ist. Dies stellt eine
erhebliche Vereinfachung zu bisherigen Messmethoden mit mehreren
einzeln manuell vorzunehmenden Prüfschritten dar.
-
Gemäß eines bevorzugten Verfahrensschritts
ist vorgesehen, dass die Wechselspannung ein Sinus-Wechselspannung
ist. Eine solche Sinus-Wechselspannung ist auf einer DSL-Modemkarte
einfach zu generieren und zu detektieren.
-
Ein vorteilhafter Verfahrensschritt
sieht vor, dass das Messsignal über
eine Messung der elektrischen Spannung oder des elektrischen Stroms
des Reflektionssignals gewonnen wird.
-
Bevorzugterweise wird als Messsignal
die Phasenverschiebung des Reflektionssignals gegenüber dem
Prüfsignal
aufgenommen.
-
Die Phasenverschiebung wird nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens mittels eines Phasendiskriminators
bestimmt.
-
Nach einer ebenso vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung wird die Phasenverschiebung mittels eines Quadraturdemodulators
bestimmt.
-
Ein vorteilhafter Verfahrensschritt
sieht vor, dass die Frequenzen zwischen 1 und 5 kHz, insbesondere
in regelmäßigen oder
logarithmischen Abständen
zwischen den einzelnen Frequenzen, gewählt werden. In diesem Frequenzbereich
lassen sich insbesondere die sogenannten Pupin-Spulen besonders
gut detektieren.
-
Ein besonders vorteilhafter und daher
bevorzugter Verfahrensschritt sieht vor, dass vor der Bildung der
zweiten Ableitung des Verlaufs der Messsignale nach der Frequenz
eine Mittelwertbildung der einzelnen Messsignale zur Glättung derselben
im Verlauf durchgeführt
wird. Die Glättung
dient zur Verminderung von "Rauschanteilen" (die bezüglich des eigentlichen
Verlauf statistisch unabhängig
sind) und verbessert die Auswertbarkeit der Daten.
-
Dem folgend wird gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung eine Medianbildung als Glättung durchgeführt.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung
des Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem auf die Medianbildung
folgenden Schritt einzelne in regelmäßigem Abstand zueinander liegende
geglättete
Messsignale der weiteren Auswertung zugeführt werden. Dies führt zu einer
die Auswertung erleichternden Datenreduktion die aufgrund der vorhergehenden Glättung der
Daten keine Verfälschung
der Ergebnisse zur Folge hat.
-
Die Erfindung schafft ferner ein
Verfahren zur Qualifizierung von Telefonleitungen vom Typ mit zwei Metalldrähten als
Signalleiter („twisted
pair") für die Tauglichkeit
für Datenübertragungen
nach dem DSL-Standard aufgrund von Untersuchungen insbesondere nach
einem oben beschriebenen Verfahren, wobei bei Vorliegen eines Vorzeichenwechsels
in einer zweiten Ableitung der Phasendifferenz zwischen Messsignal
und Prüfsignal über der
Frequenz in einem vorgewählten
Frequenzbereich die Leitung als nicht tauglich für einen Einsatz ohne weitere
technische Eingriffe für
Datenübertragungen
nach dem DSL-Standard bewertet wird.
-
Ein weiterer Aspekt der Erfindung
schlägt eine
Verwendung eines DSL-Modems zur Durchführung eines oben beschriebenen
Verfahrens vor, wobei der im eingesetzten DSL-Modem vorhandene Daten-Treiber-
und Empfangs-Baustein verwendet wird. Hierdurch wird in besonders
einfacher Weise bereits vorhandene Hardware verwendet, ohne dass weitere
Entwicklungen notwendig sind.
-
Ein weiteres durch die Erfindung
geschaffenes Verfahren schlägt
die Verwendung eines netzanbieterseitigen DSL-Modems zur Durchführung eines der
oben genannten Verfahren vor, wobei der im auf der Vermittlungsseite
eingesetzten DSL-Modem vorhandene Test-Baustein verwendet wird,
der in einem netzbetreiberseitigem DSL-Modem oft vorhanden ist, um
analoge Ströme
und/oder Spannungen verschiedener Art auf die Leitung geben und
messen zu können,
um so eine elektrische Prüfung
der Leitung durchzuführen
zu können.
Auch hier sind die Vorteile gegeben durch Verwendung schon vorhandener Hardware.
-
Weitere Vorteile, Besonderheiten
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen oder
deren Unterkombinationen.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand
der Zeichnung weiter erläutert.
-
Dabei zeigt:
einen Ausschnitt
aus einer Telefonleitung mit Pupin-Spulen,
ein Ersatzschaltbild
der Leitung für
niedrige Frequenzen,
ein Ersatzschaltbild der gesamten Leitung
mit Pupin-Spulen für
niedrige Frequenzen,
den qualitativen Verlauf des Wellenwiderstandes
Z als Funktion der Frequenz,
die Gesamteingangsimpedanz der
Leitung über
der Frequenz, den Realteil der Eingangsimpedanz der Leitung über der
Frequenz,
den Imaginärteil
der Eingangsimpedanz der Leitung über der Frequenz,
die
Phasenverschiebung der Eingangsimpedanz der Leitung über der
Frequenz,
die erste Ableitung der Phasenverschiebung der Eingangsimpedanz
als Funktion der Frequenz bei verschiedenen Randbedingungen,
die
zweite Ableitung der Phasenverschiebung der Eingangsimpedanz als
Funktion der Frequenz bei verschiedenen Randbedingungen,
ein
Ablaufdiagramm des Verfahrens,
ein Messungsbeispiel einer gemessenen
und errechneten ersten Ableitung,
ein Messungsbeispiel einer
gemessenen und errechneten ersten Ableitung nach der Mittelwertbildung
zur Glättung,
ein
Messungsbeispiel einer gemessenen und errechneten ersten Ableitung
nach erfolgter Datenreduktion,
ein Messungsbeispiel einer errechneten
zweiten Ableitung, eine schematische Darstellung von Baugruppen
eines DSL-Modems,
eine
schematische Darstellung der für
die Auswertung beteiligen Baugruppen des DSL-Modems,
ein beteiligter
Baustein für
die Analyse nach einem ersten Beispiel,
ein beteiligter Baustein
für die
Analyse nach einem zweiten Beispiel,
eine schematische Darstellung
der für
die Auswertung beteiligen Baugruppen des DSL-Modems bei Phasendifferenzmessung,
und eine schematische Darstellung von Signalverläufen bei Phasendifferenzmessung.
-
In den Figuren gleiche Bezugszeichen
bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente.
-
Die 1 zeigt
einen Längenausschnitt
einer Telefonleitung vom Beginn (Einspeisepunkte 11 und 12 der
beiden einzelnen Drähte 13 und 14)
der Leitung 10 an. Die Leitung hat ohne die darin eingefügten Pupin-Spulen 15 und 16 – den Wellenwiderstand
Zo.
-
Die Pupin-Spulen („load coils") sind im Beispiel
in einem Abstand von 2 km vom Einspeisepunkt und dann wiederkehrend
jeweils nach 2 km in die Leitung seriell (längs) eingeschleift. Die Spulen
sind so dimensioniert, dass sie für Frequenzen im Sprachband
bis 3,4 kHz die Leitungsdämpfung
senken. Für höhere Frequenzen
steigt jedoch die Dämpfung drastisch
an, so dass eine Datenübertragung
mit allen DSL-Verfahren
unmöglich
ist.
-
Es ist daher notwendig mit den hier
beschriebenen Verfahren festzustellen, ob eine vorhandene Leitung
mit Pupin-Spulen versehen ist oder nicht, um deren Tauglichkeit
für Übertragungsverfahren,
die wesentlich höhere
Frequenzen zur Übertragung
benutzen (z.B. ISDN, VDSL, SDSL, ADSL) zu bestimmen.
-
Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen
eine solche Bestimmung der Tauglichkeit, im Sinne von Vorhandensein
oder nicht von Pupin-Spulen in der Leitung, ohne zusätzliche
Messgeräte, allein
mit der vorhandenen Hardware samt zugehöriger Software.
-
2 zeigt
das Ersatzschaltbild für
die in 1 gezeigte Leitungsanordnung
für niedrige
Frequenzen für
die die Leitungslänge
bis zur Spule (im Beispiel 1 = 2 km) sehr viel kleiner als die Wellenlänge ist.
-
Für
eine einfache Abschätzung
können
die Leitungsbeläge
der reinen Drahtleitung zu konzentrierten Elementen, nämlich zum
Widerstand 21 (R'), zur
Spule 22 (L')
und zum Kondensator 23 (C') zusammengefasst werden.
-
Der Wellenwiderstand der Leitung ändert sich
durch den Einbau der Pupin-Spulen von Zo auf Zc. Die Eingangs-Impedanz
erhält
man, indem das Ersatzschaltbild mit dem Wellenwiderstand Zc abgeschlossen
wird.
-
In Zc sind die Pupin-Spulen berücksichtigt.
-
Zc hat also für niedrige Frequenzen einen hohen
ohmschen und kapazitiven Anteil, was im weiter vereinfachten Ersatzschaltbild
nach 3 durch das die
weitere Leitung mit den Spulen ersetzende Schalelement 30 mit
dem Widerstand 31 (Rc) und den Kondensator 32 (Cc)
wiedergegeben ist.
-
Der qualitative Verlauf des Wellenwiderstandes über der
Frequenz w ist in 4 gezeigt.
Aufgetragen ist der Realteil von Zo 41 und der Realteil
von Zc 43 (also bei vorliegen von Spulen), sowie der Imaginärteil von
Zo 42 und von Zc 44. Die Kurven unterscheiden
sich merklich voneinander. Im weiteren wird der Unterschied noch
deutlicher. Hieran erkennt man jedoch schon, dass der Verlauf des
Eingangswiderstandes außerdem „wellig" ist gegenüber einer
Leitung ohne „Load-Coils" (Pupin-Spulen).
-
Die 5 bis 8 zeigen den Einfluss von Randbedingungen
am Ende 18 eines ersten Leitungsabschnittes 13 aus
Draht. Es sind jeweils drei Kurven aufgetragen, wobei a einen Werteverlauf
einer am Ende 18 offenen Leitung bezeichnet, b einen Werteverlauf
einer am Ende 18 über
eine Pupin-Spule mit einem weiteren Leitungsstück verbundenen Leitung bezeichnet
und c einen Werteverlauf einer am Ende 18 ohne eine Spule
direkt mit einem weiteren Leitungsstück verbundenen Leitung bezeichnet.
-
5 zeigt
den Betrag der Eingangsimpedanz der Leitung am Einspeisepunkt (11, 12). 6 den Realteil der Eingangsimpedanz. 7 den Imaginärteil der
Eingangsimpedanz. Und schließlich 8 die Phasenverschiebung
der Eingangsimpedanz der Leitung.
-
Es wird deutlich, dass der Unterschied
in allen Werten auswertbar ist, jedoch im Phasenverlauf am stärksten zum
Tragen kommt, was die Auswertung des Phasenverlaufs bevorzugt erscheinen
lässt.
-
Die 9 und 10 zeigen hierzu noch einmal detaillierter
den typischen Verlauf der Phasenverschiebung der ersten Ableitung
(9) und der zweiten
Ableitung (10).
-
Das angegebene Problem, also die
Detektion der Pupin-Spulen, wird gelöst, indem man die sehr unterschiedlichen
Verläufe
der Wellenwiderstände zwischen
einer Leitung mit und einer ohne „Load coils" im unteren Frequenzbereich
(also im Sprachband) detektiert, und zwar unter Verwendung der schon
vorhandenen Hardware.
-
11 zeigt
den Ablauf des Analyseteils des Verfahrens nach Einspeisung eines
Prüfsignals
in Form einer Wechselspannung in die Telefonleitung und Messung
der Phasenverschiebung des Reflektionssignals des Prüfsignals
als Messsignals bei mehreren verschiedenen Frequenzen. Zur Verdeutlichung
ist die Bearbeitung der Datensätze
in den 12 bis 15 dargestellt, wieder mit
den Randbedingungen a, b und c (siehe oben).
-
Es werden die Analyse-Verfahrensschritte wie
folgt durchlaufen:
Analyse der Messsignale bezüglich deren
Verlauf, wobei die Ableitung 91 des Verlaufs der Messsignale nach
der Frequenz gebildet wird (siehe für einen typischen Datensatz 12). Anschließend wird
das Verlaufs-Messsignal einer Mittelwertbildung 92 durch eine
Medianbildung der einzelnen Messsignale zur Glättung derselben im Verlauf
unterzogen. Hier können
beispielsweise 8 benachbarte Werte gemeinsam geglättet werden
(siehe für
einen typischen Datensatz 13).
-
In dem auf die Medianbildung folgenden Schritt
wird eine Datenreduktion 93 durchgeführt, bei der nur noch einzelne
in regelmäßigem Abstand
zueinander liegende geglättete
Messsignale (beispielsweise nur jeder achte Wert) der weiteren Auswertung zugeführt werden
(siehe für
einen typischen Datensatz 14).
-
Nun erfolgt die zweite Ableitung 94 des
Verlaufs der reduzierten geglätteten
Messsignale nach der Frequenz (siehe für einen typischen Datensatz 15).
-
Es muss nun nur noch nach einem Vorzeichenwechsel
im Verlauf der zweiten Ableitung gesucht werden (95). Bei
Leitungen die Pupin-Spulen enthalten sind diese vorhanden, bei Leitungen
ohne Pupin-Spulen treten keine Vorzeichenwechsel auf. Daher kann
aus dem Vorzeichenwechsel eindeutig auf das Vorhandensein (96)
oder Nicht-Vorhandensein (97) von Pupin-Spulen geschlossen
werden.
-
16 zeigt
einen typischen DSL-Baustein 100, wie er Verwendung finden
kann. Er besitzt einen Sinusgenerator 108, der das Signal über ein
Sendefilter 105a und den Digital-Analog-Wandler 105b dem Hybriden 103 zuführt (der
auch einen Leitungstreiber enthält).
Der Hybrid 103 ist direkt mit einem Transformator 104 verbunden, über welchen
das Signal in die Leitung 10 an beiden Drähten 13 und 14 eingespeist wird.
Der DSL-Baustein empfängt
Signale aus der Leitung 10 wieder über den Transformator 104 und den
Hybriden 103, der das abgetrennte Signal über einen
Analog-Digital-Wandler 106b und einen Empfangsfilter 106a der
Echokompensationseinrichtung 107 zuführt. Diese ist normalerweise
dazu da, eben das eigene, reflektierte Signal abzutrennen.
-
Manche DSL-Karten 100 verfüge: auch über eine
Leitungstesteinrichtung 102, wie in der Figur dargestellt.
Diese ist in der Lage analoge mittels Signalgenerierungseinrichtungen 111 und 112 erzeugter Signale
auf die Leitung 10 zu geben, um so grundlegende Funktionstests
der Leitung durchzuführen. Hierzu
werden beispielsweise über
Widerstände 113 und 114 abfallende
Messwerte durch eine Auswertevorrichtung 115 ausgewertet.
Die Tests können
einfache Widerstandstests oder dergleichen umfassen („metallic
loop test").
-
Zur Durchführung des Verfahrens können die
im Sendepfad vorhandenen AM-Modulatoren zur Erzeugung der sinusförmigen Messsignale
verwendet werden. Der Empfangspfad besteht aus dem ADC 106b (analog
digital converter), dem downsampling von der ADC-Abtastrate auf
die Symbolrate, dem RX-Filter 106a und der Echokompensation 107.
Die Echokompensation besteht aus dem eigentlichen FIR-Echokompensatorfilter 107 und
dem Addierer 107a, der im Datenmode vom gefilterten Empfangssignal
das vom Echokompensatorfilter nachgebildete Echo abzieht (also beim
Verfahren abgeschaltet). Zur Adaption wird das Restecho hinter dem
Addierer dem Adaptionsteil des Echokompensatorfilter zugeführt. Außerdem weist
der Empfangspfad einen r×4kHz- Demodulator 107b auf,
mit dem die Daten während
der G.hs-Prozedur
wiedergewonnen werden.
-
Die Anordnung von Hybrid und Trafo
entspricht ebenfalls der üblichen
Applikation. Die Wicklung des Trafos ist loopseitig aufgeteilt und
die Teilwicklungen sind mit einem Kondensator verbunden um einen
Kurzschluss bei Power feeding zu vermeiden. Im Hybrid soll hier
auch der Linetreiber enthalten sein, der einen Innenwiderstand Ri
aufweisen kann.
-
Im weiteren wird das Verfahren bei
Detektion im Transceiver geschildert: Senden eines Sinussignals.
TX- und RX-Filter als Bandpässe
geschaltet. Echokompensation ausgeschaltet, d.h. Ure = Ur. Demodulation
des „Echos" und Messung der
Amplitude des demodulierten Signals.
-
Bei allen Messungen bleiben die Verstärkungsfaktoren
in TX- und RX und der Innenwiderstand Ri gleich. Die Spannung am
Leitungsanfang und damit auch der komplexe Wert des „Echos" ergibt sich aus
der Spannungsteilung zwischen Ri und dem über den Trafo und den Hybriden
transformierten komplexen Zc. Für
Leitungen die Pupin-Spulen aufweisen tritt ein anderer Verlauf des „Echo" auf als bei Leitungen
die keine Pupin-Spulen aufweisen und das demodulierte Signal wird
entsprechend anders. An dem Verlauf des demodulierten Signals kann
also z.B. das Vorhandensein von Pupin-Spulen erkannt werden.
-
Die Messung des Eingangswiderstandes
der Loop (Leitung) geschieht also indirekt durch Messung des Empfangsignals.
Werden Empfangsignal und Sendesignal ins Verhältnis gesetzt, misst man die Übertragungsfunktion.
-
In der Leitungstesteinrichtung 102 stehen ebenfalls
Linetreiber zur Verfügung,
die – gesteuert durch „settings" vom HOST – z.B. differentielle
Sinustöne
auf die Leitung geben können.
An den Treiberausgängen
kann der Strom gemessen werden.
-
Im Folgenden wird beschrieben, wie
eine Durchführung
des Verfahrens mit der Testeinrichtung erfolgen kann:
Senden
eines differentiellen Sinussignals konstanter Amplitude und Messung
der Amplitude des Treiberstromes. Dieser wird bei Leitungen mit
Pupin-Spulen anders als bei solchen ohne solche Spulen, falls die Frequenz
in einem Bereich liegt, bei dem beide Wellenwiderstände sich
stark unterscheiden (bei niedrigen Frequenzen). Somit ist eine Detektion
von Pupin-Spulen
(Load coils) möglich.
-
Beide konkreten Verfahren setzen
voraus, dass die Leitung am Ende offen oder durch ein gerade nicht
aktives Telekommunikationssystem abgeschlossen ist, sodass die Eingangsimpedanz
der Leitung nicht „verfälscht" wird durch einen
Abschlusswiderstand (der meist im Bereich von 135 Ohm liegt).
-
17 verdeutlicht
nochmals die unterschiedlichen Bereiche, in denen das Verfahren durchgeführt wird.
Zunächst
wird die bei DSL-Modems vorhandene – schon beschriebene – Hardware zur
Messung verwendet. Das abgegriffene Messsignal 134 und 135 kann
sowohl per Software als auch per spezieller Hardware 131 ausgewertet
werden. Die anschließende
Auswertung 132 der Analyseergebnisse, die schließlich das
Resultat „Load-Coils vorhanden/nicht
vorhanden" liefert,
wird i.A. durch Software realisiert werden.
-
Der Eingangswiderstand der Leitung
kann mit Hilfe des Modems nur indirekt gemessen werden: Es wird
ja immer der gesamte Eingangswiderstand des Hybriden gemessen. Da
hierin die Transformator-Impedanz sehr stark eingeht, ist der Unterschied in
den Beträgen
der Eingangswiderstände
des Hybriden nur sehr gering zwischen Leitungen mit oder ohne Load
Coils. Die Auswertung der Messergebnisse sehr schwierig.
-
Die Detektion von Load Coils ist
daher insbesondere möglich
durch Messung des Verlaufes der Phase des Eingangswiderstandes des
Hybriden im Frequenzbereich 1,5 bis 5 kHz und Ermittelung der Steigungen
Die Messungen könnten
mit einer Schrittweite von 100 bis 200 Hz erfolgen.
-
18 und 19 zeigen zwei verschiedene
Vorrichtungen zur Analyse des Phasenverlaufes, d.h. Bildung von
Phasendifferenzmesswerten über der
Frequenz. Bei der ersten Variante (18)
wird jeweils vom gleichspannungsfreien und sinusförmigen Sende- 134 und
Empfangssignal 135 das Vorzeichen gebildet (141,
und 142) und einem (digitalen) Phasendiskriminator 143 zugeführt. Eine
spezielle Ausführungsform
hierzu wird weiter unten beschrieben (20 und 21).
-
Die Variante nach 19 zeigt einen Quadraturdemodulator 150 zur
Bildung von Phasendifferenzmesswerten der eine Quadraturdemodulation des
Empfangssignales vornimmt, wobei als Träger das Sendesignal (Prüfsignal)
verwendet wird.
-
20 zeigt
eine Ausführungsform
der Phasenmessung unter Ausnutzung der Modem-Hardware und einer
einfachen Zusatzschaltung. Die entsprechenden Signale sind in der 21 gezeigt. Die Erzeugung
und TX-Filterung der Symbole erfolgt so, dass ein sinusförmiges und
gleichspannungsfreies Sendesignal mit den Frequenzen von 1,5 kHz
bis 5 kHz entsteht. Entsprechend der Spannungsteilung zwischen dem
Linetreiber-Innenwiderstand
und dem Hybrideingangswiderstand, der den Eingangswiderstand der
Leitung 10 enthält,
entsteht ein sinusförmiges
Empfangssignal hinter dem Analog-Digital-Wandler 106b.
Wenn das amplitudendiskrete Sende- und Empfangssignal in Zweierkomplementform
codiert ist, werden jeweils nur die „most significant bits" (also die Vorzeichen 210 und 220,
die jeweils eine Flanke 211, 212 und 221, 222 bei
Wechsel des Vorzeichens aufweisen) ermittelt und weiterverwendet,
indem sie einem Äquivalenzgatter 133 zugeführt werden.
Das Aus gangssignal 230 mit den entsprechenden Flanken 231 und 232 dieses
Gatters 133 wird mittels eines Tiefpasses 131 gefiltert,
mit einer Grenzfrequenz von beispielsweise 100 Hz. Das Ausgangssignal 240 des
Tiefpasses ist ein Maß für die Phasendifferenz
zwischen Sende- und Empfangssignal und kann je Messung in ein durch
dei Software auslesbares Register 132 geschrieben werden. Äquivalenzgatter
und Tiefpass stellen einen einfachen Koinzidenzdetektor dar.
-
- 10
- Leitung
- 11,
12
- Einspeisepunkte
- 13,
14
- Drähte
- 15,
16
- Pupin-Spulen
- 17
- Ende
Leitung
- 18
- Ende
des Leitungsabschnittes
- Zo,
Zc
- Wellenwiderstand
- 21
- Widerstand
- 22
- Spule
- 23
- Kondensator
- 30
- Schalelement
- 31
- Widerstand
- 32
- Kondensator
- 41
- Realteil
von Zo
- 42
- Imaginärteil von
Zo
- 43
- Realteil
von Zc
- 44
- Imaginärteil von
Zc
- a
- Werteverlauf
offene Leitung
- b
- Werteverlauf
Pupin-Spule
- c
- Werteverlauf
verbundene Leitung
- 91
- Ableitung
des Verlaufs
- 92
- Mittelwertbildung
- 93
- Datenreduktion
- 94
- zweite
Ableitung des Verlaufs
- 95
- Suche
Vorzeichenwechse
- 96
- Vorzeichenwechsel
ja
- 97
- Vorzeichenwechsel
nein
- 100
- DSL-Baustein
- 101
- Transceiver
- 102
- Leitungstesteinrichtung
- 103
- Hybrid
- 104
- Transformator
- 105a
- Sendefilter
- 105b
- Digital-Analog-Wandler
- 106b
- Analog-Digital-Wandler,
ADC
- 106a
- Empfangsfilter,
RX-Filter
- 107
- Echokompensationseinrichtung, FIR-Echokompensatorfilter
- 107a
- Addierer
- 107b
- r×4 kHz-Demodulator
- 108
- Sinusgenerator
- 111
und 112
- Signalgenerierungseinrichtungen
- 113
und 114
- Widerstände
- 115
- Auswertevorrichtung
- Ri
- Innenwiderstand
- 134
und 135
- Messsignale
- 131
- spezielle
Hardware, Tiefpass
- 132
- Auswertung,
Register
- 133
- Gatter, Äquivalenzgatter
- 134
- Sendesignal
- 135
- Empfangssignal
- 141,
142
- Vorzeichenbildung
- 143
- Phasendiskriminator
- 150
- Quadraturdemodulator
- 210
und 220
- most
significant bits (Vorzeichen)
- 211,
212
- Flanke
- 221,
222
- Flanke
und
- 230
- Ausgangssignal
- 231
und 232
- Flanken
- 240
- Ausgangssignal
des Tiefpasses