DE10235205A1 - Arrangement for estimating power cross-coupling from signal lines to investigation line computes coupling coefficient per signal line using frequency point power values for investigation, signal lines - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Analyse und Reproduktion von Nebensprechstörungen, die in einem Kabelbündel auftreten. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zur optimalen Ausnutzung von Kabelbündel. Die Kabelbündel bestehen aus mehreren nah aneinander angeordneten Zweidrahtleitungen, so dass zwischen den Leitungspaaren eine Leistungsüberkopplung stattfindet, die auch als Nebensprechen (Übersprechen) bezeichnet wird.The present invention relates focus on the analysis and reproduction of crosstalk disorders that in a bundle of cables occur. Furthermore, the present invention relates to a Device for optimal use of cable bundles. The cable bundles exist from several two-wire lines arranged close to each other, see above that there is power coupling between the line pairs, which also as crosstalk referred to as.
Ein spezielles Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist die DSL-Technologie (DSL = Digital Subscriber Line), die existierende typischerweise nicht abgeschirmte und verdrillte Zweidraht-Telefonleitungen (UTP-Telefonleitungen; UTP = Unshielded Twisted Pair) nutzt, um eine schnelle hochbitratige Datenübertragung zu und von entsprechenden Sende-/Empfangsgeräten zu schaffen. Das Nebensprechen zwischen einer Leitung, die aus verdrillten Adern besteht, zu einer benachbarten Zweidrahtleitung, die ebenfalls aus zwei verdrillten Adern besteht, ist eine Hauptbeeinträchtigung bei gegenwärtigen DSL-Übertragungssystemen.A special area of application of the The present invention is DSL technology (DSL = Digital Subscriber Line), the existing typically unshielded and twisted Two-wire telephone lines (UTP telephone lines; UTP = Unshielded Twisted Pair) is used for fast, high-bit-rate data transmission to and from the corresponding transceivers. The crosstalk between a line consisting of twisted wires to one neighboring two-wire line, which is also twisted from two Veins is a major drawback in current DSL transmission systems.
Früher wurden Telefonleitungen lediglich in einem niederfrequenten Bereich von 0 bis 3.4 kHz für die Übertragung von Sprachdaten genutzt. Der Grundgedanke der DSL-Technologie besteht darin, die bestehende Kabelinfrastruk tur in einem wesentlich höheren Frequenzbereich als 3.4 kHz zu nutzen und damit eine höhere Datenrate zu erreichen.There used to be phone lines only in a low frequency range from 0 to 3.4 kHz for transmission used by voice data. The basic idea of DSL technology is in the existing cable infrastructure in a much higher frequency range than 3.4 kHz and thus to achieve a higher data rate.
Die hochbitratige Nutzung der bestehenden Telefonkabelinfrastruktur führt dazu, dass es auf den ungeschirmten Zweidrahtleitungen eines Kabelbündels bei höheren Frequenzen zu Übersprecheffekten kommt. Mit zunehmender Frequenz wird die auf einem Adernpaar geführte Signalleistung auf ein benachbartes Adernpaar übergekoppelt. Die Größe der parasitären Kopplung bzw. der Betrag der entsprechenden Nebensprechübertragungsfunktion wird durch die geometrische Anordnung der Zweidrahtleitungen im Kabelbündel und durch die Beschaffenheit der einzelnen Zweidrahtleitungen eines Kabelbündels bestimmt. Während das auf einer Signalleitung transportierte Sendesignal das Nutzsignal darstellt, wirkt das aus einem anderen Leitungspaar übergekoppelte Signal (Nebensprechsignal) als Störsignal, das das Signal-/Rauschleistungsverhältnis am Empfängereingang der gestörten Leitung beeinträchtigt.The high bit rate use of the existing Telephone cable infrastructure leads that it is on the unshielded two-wire cables of a cable bundle higher Crosstalk frequencies comes. With increasing frequency, the signal power carried on a pair of wires becomes coupled to an adjacent pair of wires. The size of the parasitic coupling or the amount of the corresponding crosstalk transmission function is determined by the geometric arrangement of the two-wire lines in the cable bundle and through determines the nature of the individual two-wire lines of a cable bundle. While the transmitted signal carried on a signal line is the useful signal represents that which is coupled over from another line pair Signal (crosstalk signal) as interference signal, which the signal / noise ratio on receiver input the disturbed Line impaired.
Die Ursache für das Nebensprechen (engl. Crosstalk) sind die parasitären kapazitiven und induktiven Kopplungen zwischen den einzelnen Zweidrahtleitungen eines Bündelkabels. Beim Nebensprechen werden zwei verschiedene Arten unterschieden. Beim Nahnebensprechen (engl. Near End Crosstalk, NEXT) befindet sich der störende DSL-Sender (Störquelle) am gleichen Kabelende wie der gestörte DSL-Empfänger. Im Gegensatz dazu befindet sich beim Fernnebensprechen (engl. Far End Crosstalk, FEXT) der störende DSL-Sender am gegenüberliegenden Kabelende wie der gestörte DSL-Empfänger. Das Fernnebensprechsignal wird über der gesamten Kabelstrecke mit der vorhanden Kabeldämpfung bedämpft, so dass bei großen Leitungslängen das Fernnebensprechsignal am DSL-Em pfängereingang in Relation zum Nahnebensprechsignal vernachlässigbar ist.The cause of the crosstalk Crosstalk) are the most parasitic capacitive and inductive couplings between the individual two-wire lines a bundle cable. There are two different types of crosstalk. The near end crosstalk (NEXT) is located the disruptive DSL transmitter (source of interference) on the same cable end as the disturbed DSL receiver. in the In contrast, there is far end crosstalk Crosstalk, FEXT) the distracting DSL transmitter on the opposite Cable end like the disturbed DSL receiver. The far crosstalk signal is about damped the entire cable route with the existing cable loss, so that at large cable lengths the far crosstalk signal at the DSL receiver reception in relation to Nearby crosstalk signal negligible is.
Zur Analyse, Dimensionierung und Optimierung von Übertragungssystemen, die an einem Kabelbündel betrieben werden, welches aus z. B. verdrillten Zweidrahtleitungen besteht, bzw. für die effiziente Belegung von Kabelbündeln mit Übertragungssystemen ist die Kenntnis der Nebensprechübertragungsfunktionen von großer Bedeutung. Darüber hinaus können die Übertragungsfunktionen zur Netzwartung und zur schnellen und damit kosteneffizienten Installation neuer Dienste, wie z.B. DSL, genutzt werden.For analysis, dimensioning and Optimization of transmission systems, the one on a bundle of cables operated, which from z. B. twisted two-wire lines exists, or for the efficient allocation of cable bundles with transmission systems is the Knowledge of the crosstalk transmission functions of great Importance. About that can out the transfer functions for network maintenance and for quick and therefore cost-efficient installation new services such as DSL, can be used.
In den DSL-Standards der Standardisierungsorganisationen (ANSI, ETSI, ITU-T) wird zur Simulation und Reproduktion von Nebensprechstörungen das so genannte Power-Sum-Model verwendet. Per Definition besitzen 99% der real verlegten Bündelkabel kleinere bzw. maximal gleich große Nebensprechstörungen, wie dies durch das Power-Sum-Model simuliert wird. Auf dem Markt angebotene Störsignalgeneratoren für Systemtests von Übertragungssystemen generieren Nebensprechstörungen nach dem Power-Sum-Model, das auch in der Fachliteratur als 1%-Worst-Case-Model bezeichnet wird.In the DSL standards of the standardization organizations (ANSI, ETSI, ITU-T) is used to simulate and reproduce crosstalk disorders so-called power sum model used. By definition, 99% of the real bundled cable minor or maximum equal crosstalk disorders, how this is simulated by the power sum model. On the market offered noise generators for system tests of transmission systems generate crosstalk disorders according to the power sum model, which is also referred to in the specialist literature as a 1% worst case model referred to as.
Nachteilig an dem Power-Sum-Model ist die Tatsache, dass die innerhalb realer Kabelbündel messbaren Nebensprechstörungen um mehrere dB kleiner sein können, als sie mit dem Power-Sum-Model simuliert werden. Derzeitige Störsignalgeneratoren zur Reproduktion von Nebensprechstörungen für Systemtests im Labor verwenden das Power-Sum-Model. Im Vergleich zu den realen Nebensprechbedingungen wird in diesem Fall, wenn allein auf das Power-Sum-Model vertraut wird, ein DSL-System in einer zu pessimistischen Nebensprechstörumgebung getestet.A disadvantage of the power sum model is the fact that the measurable within real cable bundles Crosstalk interference can be several dB smaller when they were simulated with the power sum model. Current noise generators to reproduce crosstalk disorders for system testing in the laboratory the power sum model. Compared to the real crosstalk conditions in this case, if alone relies on the power sum model a DSL system in a too pessimistic crosstalk environment tested.
Bei Systemherstellern bzw. Dienstanbietern (Netzprovider) besteht der Wunsch, so viele Daten als möglich über möglichst große Reichweiten über ein Übertragungssystem zu transportieren. Dabei wird die Reichweite, die Bandbreite und die maximale Anzahl der Übertragungssysteme, die parallel an einem Bündelkabel betrieben werden können, durch das Übersprechen zwischen den Leitungspaaren maßgeblich bestimmt. Der Grund dafür ist, dass mit steigender Nebensprechstörleistung auf einem Adernpaar das Signal/Rauschleistungsverhältnis am Empfängereingang reduziert wird, so dass ab einer bestimmten Größe der induzierten Nebensprechstörleistung der geforderte Minimalwert des Signal/Rauschleistungsverhältnis bzw. die geforderte Bitfehlerrate (BER) nicht mehr erreicht wird. Schafft es ein Hersteller von Übertragungssystemen Daten mit einer höheren Datenrate über größere Entfernungen zur übertragen als ein Konkurenzanbieter, bzw. erreicht ein Netzprovider eine möglichst große Auslastung seiner vorhanden Kabelinfrastruktur mit hochbitratigen Übertragungssystemen, so sichert ihm das einen Wettbewerbsvorteil auf dem Markt.System manufacturers and service providers (network providers) wish to transport as much data as possible over the longest possible ranges using a transmission system. The range, bandwidth and maximum number of transmission systems that can be operated in parallel on a bundle cable are largely determined by the crosstalk between the line pairs. The reason for this is that with increasing crosstalk interference power on one pair of wires, the Sig nal / noise power ratio at the receiver input is reduced, so that the required minimum value of the signal / noise power ratio or the required bit error rate (BER) is no longer reached from a certain size of the induced crosstalk interference power. If a manufacturer of transmission systems manages to transmit data at a higher data rate over greater distances than a competitor, or if a network provider achieves the greatest possible utilization of its existing cable infrastructure with high-bit-rate transmission systems, this ensures a competitive advantage in the market.
Das derzeit verwendete Power-Sum-Model ist unbefriedigend, weil es eine im Vergleich zur Realität zu pessimistische Störumgebung annimmt. Die zu pessimistische Störumgebung führt beispielsweise bei Systemtests dazu, dass von einer geringeren maximalen Datenrate, Übertragungsreichweite und Anzahl von Übertragungssystemen ausgegangen wird, als dies in der Realität möglich wäre.The current power sum model is unsatisfactory because it is too pessimistic compared to reality interference environment accepts. The pessimistic disturbance environment leads, for example, to system tests to that of a lower maximum data rate, transmission range and number of transmission systems is assumed to be possible in reality.
In einer Dissertation von Chaohuang Zeng aus dem Jahre 2001 an der Stanford University wird ein realistischeres Modell zum Abschätzen der Nebensprechsituation in einem DSL-Übertragungssystem beschrieben, das im Zeitbereich arbeitet. Zur Crosstalk-Identifikation werden vier wesentliche Prozeduren vorgenommen. Zunächst werden übertragene und empfangene Signale von jedem DSL-Modem eine vorbestimmte Zeitdauer lang erfasst und zu einem Netzwartungszentrum übermittelt. Diese Erfassung findet durch Abtastung der Signale im Zeitbereich statt. Dann werden die Signale gemäß einer Taktrate des interessierenden Empfängers, d.h. des Empfängers, an dessen Eingang die Nahnebensprechstörung berechnet werden soll, einem Resampling-Vorgang unterzogen. Dies bedeutet, dass die Abtastrate, mit der die gesendeten und empfangenen Signale von einem DSL-Modem ursprünglich einmal abgetastet worden sind, auf die Abtastrate des interessierenden Empfängers umgesetzt werden. Nachdem die Signale Zeitdifferenzen haben, da selbstverständlich nicht alle Takte in einem solchen Übertragungssystem synchron laufen, werden die Zeitdifferenzen zwischen den Signalen durch eine Kreuzkorrelationsanalyse geschätzt. Schließlich werden die Übersprechkopplungsfunktionen unter Verwendung eines Verfahrens der kleinsten Quadrate (Least Squares) geschätzt, um eine Beschreibung der Überkopplung im Zeitbereich zu haben. Das Nebensprechmodell besteht daher aus einem Sendefilter p(t), einem nachgeschalteten Übersprechfilter h(t) und einem wiederum nachgeschalteten Empfängerfilter hlp(t).A 2001 dissertation by Chaohuang Zeng at Stanford University describes a more realistic model for estimating the crosstalk situation in a DSL transmission system that works in the time domain. Four essential procedures are carried out for crosstalk identification. Initially, transmitted and received signals from each DSL modem are recorded for a predetermined period of time and transmitted to a network maintenance center. This detection takes place by sampling the signals in the time domain. The signals are then subjected to a resampling process in accordance with a clock rate of the receiver of interest, ie the receiver at whose input the near crosstalk interference is to be calculated. This means that the sampling rate at which the transmitted and received signals were originally sampled by a DSL modem is converted to the sampling rate of the recipient of interest. After the signals have time differences, since, of course, not all clocks in such a transmission system run synchronously, the time differences between the signals are estimated by a cross-correlation analysis. Finally, the crosstalk coupling functions are estimated using a least squares method to have a description of the time domain overcoupling. The crosstalk model therefore consists of a transmission filter p (t), a downstream crosstalk filter h (t) and a receiver filter h lp (t).
Nachteilig an diesem vollständig im Zeitbereich arbeitenden Modell ist die Tatsache, dass aufgrund der im Zeitbereich arbeitenden aufwendigen und rechenintensiven Operationen dass Modell in der Praxis nur schwer zu implementieren ist.Disadvantage of this completely in the Time domain working model is the fact that due to the im Time-consuming, complex and computationally intensive operations that model is difficult to implement in practice.
Darüber hinaus existieren starke Zeitabweichungen unter den verschiedenen Modems eines Bündelkabels.In addition, there are strong ones Time deviations among the different modems of a bundle cable.
Bei dem bekannten Zeitbereichsverfahren muss diese Zeitdifferenz durch eine Kreuzkorrelationsanalyse rechenintensiv und zeitaufwendig bestimmt werden, um ein entsprechendes Modellfilter zu berechnen, dass die Nebensprechkopplung von einem Adernpaar auf ein anderes Adernpaar in einem Kabelbündel beschreibt.In the known time domain method this time difference must be computationally intensive using a cross-correlation analysis and time-consuming to determine an appropriate model filter to calculate that the crosstalk coupling from a pair of wires describes another pair of wires in a cable bundle.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein effizientes und in der Praxis einsetzbares Konzept zum Ermitteln, Simulieren oder Optimieren einer Leistungsüberkopplung in einem Übertragungssystem zu schaffen.The object of the present invention is an efficient concept that can be used in practice to determine, simulate or optimize a power overlap in a transmission system to accomplish.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Abschätzen einer Leistungsüberkopplung nach Patentanspruch 1, ein Verfahren zum Abschätzen einer Leistungsüberkopplung nach Patentanspruch 9, einen Störsignalgenerator nach Patentanspruch 10, ein Verfahren zum Liefern eines Störsignals nach Patentanspruch 15, eine Vorrichtung zum Dimensionieren eines Übertragungssystems nach Patentanspruch 16, ein Verfahren zum Dimensionieren eines Übertragungssystems nach Patentanspruch 17 oder ein Computer-Programm nach Patentanspruch 18 gelöst.This task is accomplished by a device to estimate a power overlap according to claim 1, a method for estimating power coupling according to claim 9, an interference signal generator according to claim 10, a method for providing an interference signal according to claim 15, a device for dimensioning a transmission system according to claim 16, a method for dimensioning a transmission system according to claim 17 or a computer program according to claim 18 solved.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Ermittlung der Leistungsüberkopplung im Frequenzbereich wesentlich effizienter und einfacher und damit in der Praxis implementierbar vorgenommen wird. Hierzu werden in einem Übertragungssystem mit einer Mehrzahl von Signalleitungen und einer Untersuchungsleitung Leistungswerte an einer Mehrzahl von Frequenzpunkten für die Signalleitungen einerseits und die Untersuchungsleitung andererseits genommen, wobei die Mehrzahl von Frequenzpunkten größer oder gleich der Mehrzahl von Signalleitungen ist. Hierauf werden unter Verwendung dieser Leistungswerte über der Frequenz, d. h. an den verschiedenen Frequenzpunkten, eine Kopplungskonstante für jede Signalleitung bestimmt, die eine Kopplung von Leistung der entsprechenden Signalleitung auf die Untersuchungsleitung darstellt. Zur Berechnung dieser Kopplungskonstanten werden die Leistungswerte an der Mehrzahl von Frequenzpunkten für die Untersuchungsleitung (d. h. die Störleistung oder Übersprechleistung) und für die Mehrzahl von Signalleitungen, d. h. die Leistung, die von zumindest einer Signalleitung auf die Untersuchungsleitung übergekoppelt wird, verwendet.The present invention lies based on the knowledge that the Determination of the power transfer in the frequency domain much more efficient and simple and therefore is implemented in practice. For this purpose, in a transmission system with a plurality of signal lines and an examination line Power values at a plurality of frequency points for the signal lines on the one hand and, on the other hand, the lead investigator, the majority of frequency points larger or is equal to the plurality of signal lines. This will be under Using these power values over frequency, i. H. on the different frequency points, a coupling constant for each signal line determines the coupling of power of the corresponding signal line represents on the investigator. To calculate these coupling constants are the power values at the plurality of frequency points for the investigator (i.e. the interference power or crosstalk performance) and for the plurality of signal lines, i.e. H. the performance by at least a signal line coupled to the examination line is used.
Das erfindungsgemäße Konzept der Erfassung der auf dem Übertragungssystem vorhandenen Signal- bzw. Störleistungen im Frequenzbereich, d. h. der Erfassung von Leistungswerten an Frequenzpunkten, ist dahingehend vorteilhaft, daß im Sinne einer einfachen Implementierbarkeit lediglich Multiplikationen und keine Faltungen ausgeführt werden müssen. Darüber hinaus spielen Zeitdifferenzen, wie sie im Stand der Technik aufwendig durch Kreuzkorrelation bestimmt werden müssen, im Frequenzbereich dahingehend keine Rolle, daß sich Zeitunterschiede im Frequenzbereich lediglich als Phasendrehungen auswirken, wobei jedoch solche Phasendrehungen bei der Betrachtung der Leistung ohnehin von keiner Bedeutung sind.The concept of the detection of the sig Signal or interference powers in the frequency domain, ie the detection of power values at frequency points, is advantageous in that, in the sense of simple implementation, only multiplications and no convolutions have to be carried out. In addition, time differences, as they have to be elaborately determined in the prior art by cross-correlation, do not play a role in the frequency domain in that time differences in the frequency domain only have an effect as phase rotations, but such phase rotations are of no importance anyway when considering the power.
Erfindungsgemäß hat sich ferner herausgestellt, daß die Frequenzabhängigkeit der Übertragungsfunktion rechenzeiteffizient als Potenzfunktion bezüglich der Frequenz mit einem rationalen Exponenten, wie z. B. 1,5, angenähert werden kann, so daß zur Charakterisierung einer Überkopplung von einer Signalleitung auf die Untersuchungsleitung lediglich eine Kopplungskonstante berechnet und abgespeichert werden muß. Das gesamte Übersprechverhalten von einer Signalleitung auf eine Untersuchungsleitung wird daher bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel lediglich durch eine Kopplungskonstante und die vorbekannte Potenzfunktion mit rationalem Exponenten modelliert. Untersuchungen haben gezeigt, daß diese Approximation, die eine rechenzeiteffiziente und wenig aufwendige Implementation ermöglicht, der Praxis ausreichend gut nahe kommt.According to the invention, it has also been found that the frequency dependence the transfer function Computation time efficient as a power function with regard to the frequency with one rational exponents, such as B. 1.5, can be approximated so that for characterization a coupling only one from a signal line to the examination line Coupling constant must be calculated and saved. The entire crosstalk behavior from a signal line to an examination line in a preferred embodiment only by a coupling constant and the previously known power function modeled with rational exponent. Studies have shown that these Approximation, which is a computationally efficient and less complex Implementation enables comes close enough to practice.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Kopplungskonstanten dazu verwendet, um einen Störsignalgenerator zu implementieren, mit dem reale Störsignalleistungen im Labor für bestimmte reale Signalleistungsbedingungen auf den Übertragungsleitungen simuliert werden können. Auch der Betrieb des Störsignalgenerators ist wesentlich vereinfacht, da die Übertragungsfunktionen zwischen den einzelnen Leitungen in einem Kabelbündel lediglich durch Kopplungskonstanten charakterisiert werden, die – im Gegensatz zu kompletten Sätzen von Filterkoeffizienten für Impulsantworten im Zeitbereich – speichereffizient und gut handhabbar abgespeichert werden können.According to another aspect of In the present invention, the coupling constants are used to around a noise generator to implement with the real interference signal power in the laboratory for certain simulated real signal power conditions on the transmission lines can be. Also the operation of the interference signal generator is significantly simplified because the transfer functions between the individual lines in a cable bundle only by coupling constants are characterized, which - in Contrast to complete sentences of filter coefficients for Impulse responses in the time domain - memory efficient and can be stored easily manageable.
Ein Störsignalgenerator kann daher einfach und preisgünstig implementiert werden, indem die Kopplungskonstanten für unterschiedliche Leitungen in einem Kabelbündel gespeichert sind. Ein solcher Störsignalgenerator ist in der Lage, für variable Signalleistungen auf den Signalleitungen das Störsignal auf einer Untersuchungsleitung zu berechnen.An interference signal generator can therefore simple and inexpensive be implemented by using the coupling constants for different Lines in a cable bundle are saved. Such an interference signal generator is able for variable signal powers on the signal lines the interference signal to calculate on an investigation line.
Selbstverständlich kann jede Übertragungsleitung des Kabelbündels als Untersuchungsleitung aufgefaßt werden, während die anderen Leitungen dann die Signalleitungen sind, von denen Leistung auf die Untersuchungsleitung übergekoppelt wird.Of course, any transmission line of the cable bundle be regarded as the investigator, while the other lines are then the signal lines, of which power coupled to the investigation management becomes.
Wird nach und nach jedes beispielsweise verdrillte. Adernpaar als Untersuchungsleitung aufgefaßt, während die anderen Adernpaare die Signalleitungen sind, so kann für ein bestimmtes Leistungsprofil an den Übertragungsleitungen die Störleistung in jedem Adernpaar berechnet werden. Die Simulation eines realen Kabelbündels unter Verwendung verschiedener Signalleistungen erlaubt eine Dimensionierung bzw. Optimierung eines Übertragungssystems unter Laborbedingungen, dahingehend, daß die Signalleistung auf bestehenden Signalleitungen erhöht werden kann, während dennoch die Störleistung aufgrund des Übersprechens im Toleranzbereich liegt, oder daß bestimmte Vorschriften für Signalleistungen auf bestimmten Signalleitungen, die sich als problematisch herausstellen, getroffen werden, um insgesamt die Übertragungskapazität und Zuverlässigkeit des Übertragungssystems zu verbessern. Der erfindungsgemäße Störsignalgenerator kann somit vorteilhaft in einem System zum Dimensionieren bzw. Optimieren eines Übertragungssystems eingesetzt werden.Little by little, for example twisted. A pair of wires perceived as a line of investigation, while the other wire pairs are the signal lines, so for a particular one Performance profile on the transmission lines the interference power can be calculated in each pair of wires. The simulation of a real cable bundle below The use of different signal powers allows dimensioning or optimization of a transmission system under laboratory conditions, in that the signal power on existing Signal lines increased can be while nevertheless the interference power due to the crosstalk in the Tolerance range, or that certain Regulations for Signal powers on certain signal lines that prove to be problematic turn out to be taken to total transmission capacity and reliability of the transmission system to improve. The interference signal generator according to the invention can therefore be advantageous in a system for dimensioning or optimizing of a transmission system be used.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine selbständige Bestimmung von Übersprechfunktionen im Betrieb eines Telephonkabelbündels möglich ist, wenn die Leistungswerte an der Mehrzahl von Frequenzpunkten während eines Betriebs z. B. an einer Vermittlungsstelle unter Verwendung eines herkömmlichen Spektrum-Analysators gemessen werden und dann einer erfindungsgemäßen Vorrich tung zum Abschätzen einer Leistungsüberkopplung zugeführt werden, um für diese realen Bedingungen die Kopplungskonstanten zu berechnen, die eine Kopplung von Leistung einer Signalleistung auf eine Untersuchungsleitung darstellen.Another advantage of the present Invention is that a independent Determination of crosstalk functions in the operation of a telephone cable bundle possible is when the power values at the plurality of frequency points while a company z. B. at an exchange using a usual Spectrum analyzer can be measured and then a device according to the invention to estimate a power overlap supplied to be around for these real conditions to calculate the coupling constants that a coupling of power of a signal power to an examination line represent.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß unterschiedliche physikalische und geometrische Einflußfaktoren für das Nebensprechen berücksichtigt werden können, und zwar insbesondere dadurch, daß eine Berücksichtigung mittels einer Kopplungskonstante erreicht wird, die im Frequenzbereich durch einfache Multiplikation verarbeitbar ist.Another advantage of the present Invention is that different physical and geometric influencing factors for crosstalk are taken into account can be in particular in that a consideration by means of a Coupling constant is achieved in the frequency domain by simple Multiplication is processable.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine individuelle Reproduktion von Nebensprechstörungen realer Telephonkabelbündel für Test- und Analysezwecke insbesondere durch den Störsignalgenerator und das System zum Dimensionieren bzw. Optimieren erreicht ist.Another advantage of the present Invention is that a individual reproduction of crosstalk disturbances of real telephone cable bundles for test and analysis purposes in particular by the interference signal generator and the system for dimensioning or optimizing is reached.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß unterschiedliche Sendespektren auf störenden Zweidrahtleitungen des Bündelkabels berücksichtigbar sind, um nicht nur unterschiedliche DSL-Konzepte, wie z. B. ADSL oder ISDN zu berücksichtigen, sondern um auch für andere Anwendungen flexibel zu sein, bei denen die spektralen Verläufe der Signalleistungen auf den verschiedenen Übertragungsleitungen nicht identisch sondern voneinander abweichend sind.Another advantage of the present Invention is that different Transmitting spectra on interfering Two-wire lines of the bundle cable berücksichtigbar are to not only different DSL concepts, such. B. ADSL or ISDN to take into account but also for other applications to be flexible where the spectral characteristics of the Signal powers on the different transmission lines are not are identical but differ from each other.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine einfachere Implementierbarkeit des erfindungsgemäßen Konzepts in Hard- oder Software im Vergleich zu Verfahren möglich ist, die im Zeitbereich arbeiten, da diese die Implementation von Faltungsoperationen benötigen, während erfindungsgemäß lediglich Multiplikationen benötigt werden. Bei Zeitbereichsverfahren müssen Kreuzkorrelationen eingesetzt werden, um Zeitversätze zu berücksichtigen, während solche Zeitversätze aufgrund der Darstellung im Frequenzbereich lediglich als Phasendrehung erscheinen, die für Leistungsspektren nicht bedeutsam ist.Another advantage of the present invention is that it is easier to implement of the concept according to the invention is possible in hardware or software in comparison to methods that work in the time domain, since these require the implementation of convolution operations, while according to the invention only multiplications are required. In time domain methods, cross correlations have to be used to take time offsets into account, while such time offsets only appear as a phase shift due to the representation in the frequency domain, which is not significant for power spectra.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present Invention are hereinafter referred to with reference to the accompanying Drawings explained in detail. Show it:
Zur Darstellung des Ausgangspunktes
der vorliegenden Erfindung wird zunächst auf
Erfindungsgemäß wird davon ausgegangen, dass
ein Störsignal
(Nebensprechstörsignal)
auf der Untersuchungsleitung dadurch entsteht, dass eine Signalleistung
auf einer der Signalleitungen
Am Beispiel des in
Darüber hinaus erhält die Einrichtung
Es sei darauf hingewiesen, dass die Signalleistungswerte an einem Ende einer Übertragungsleitung, d.h. am Ausgang eines Senders, noch nicht durch Übersprecheffekte des Kabelbündels beeinträchtigt sind. Im Gegensatz dazu ist die Signalleistung am gegenüberliegenden Kabelende des Senders, d.h. am Ort des Empfängers, entsprechend der vorhandenen Kabeldämpfung bedämpft und von Nebensprechstörungen überlagert.It should be noted that the Signal power values at one end of a transmission line, i.e. at the Output of a transmitter, are not yet affected by crosstalk effects of the cable bundle. In contrast, the signal power is on the opposite Cable end of the transmitter, i.e. at the place of the recipient, according to the existing one cable attenuation attenuated and overlaid with crosstalk disorders.
Zu Zwecken der vorliegenden Erfindung
wird es daher bevorzugt, die in die Signalleitungen
Der Einrichtung
Zu einer vollständigen Charakterisierung des
Kabelbündels
Im nachfolgenden wird anhand von
Die Terme S1(f)
bis SN(f) bezeichnen die Leistungsdichtespektren
der störenden
Sendesignale, also der Signale auf den Signalleitungen
Die Modellierung des Nebensprechens im Frequenzbereich besitzt gegenüber der Modellierung im Zeitbereich einerseits den Vorteil, dass die Faltung der störenden Sendesignale mit der jeweiligen Nebensprechübertragungsfunktion im Zeitbereich bei der erfindungsgemäßen Betrachtung im Frequenzbereich in eine vom Rechenaufwand her einfachere Multiplikation übergeht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die störenden Sendesignale auf benachbarten Zweidrahtleitungen gegenüber dem Störsignal auf der betrachteten Zweidrahtleitung, also der Untersuchungsleitung, zeitverschoben sind. Diese Zeitverschiebung muss im Stand der Technik durch zusätzliche Autokorrelationsberechnungen korrigiert werden. Für die erfindungsgemäße Frequenzbereichsbetrachtung ist eine derartige Korrektur nicht nötig.Modeling the crosstalk owns in the frequency domain the modeling in the time domain on the one hand the advantage that the Folding the disruptive Transmission signals with the respective crosstalk transmission function in the time domain when considering the invention in the frequency domain changes into a simpler multiplication in terms of computing effort. Another advantage is that the interfering transmission signals on neighboring Two-wire lines opposite the interference signal on the considered two-wire line, i.e. the examination line, are delayed. This time difference must be in the state of the art by additional Autocorrelation calculations are corrected. For the frequency range analysis according to the invention such a correction is not necessary.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass generell Multiplikationen in Hardware einfacher zu realisieren sind als Faltungsoperationen.Another advantage is that multiplications in hardware are generally easier to implement as folding operations.
Die Leistungsdichte einer Nahnebensprechstörung auf einer Zweidrahtleitung eines Bündelkabels, also auf der betrachteten Untersuchungsleitung, berechnet sich unter der Voraussetzung von N störenden Sendesignalen im Bündelkabel nach folgender Gleichung: The power density of a near-end crosstalk disturbance on a two-wire line of a bundle cable, i.e. on the examination line under consideration, is calculated on the assumption of N interfering transmission signals in the bundle cable according to the following equation:
In dem modifizierten Nahnebensprechmodell
gemäß der vorstehenden
Gleichung wird jede Nahnebensprechkopplung durch eine individuelle
als NEXT-Übertragungsfunktion
bezeichnete Übertragungsfunktion
Hi(f) berücksichtigt,
wobei der Index i zwischen 1 und N läuft und bei dem in
Die quadratischen Beträge der individuellen
Nahnebensprechübertragungsfunktionen
können
erfindungsgemäß durch
die folgende Potenzfunktion
In dem erfindungsgemäßen Nahnebensprechmodell wird das Leistungsdichtespektrum SNEXT(f) der Nahnebensprechstörung nur durch den Betrag von Hi(f) im Quadrat beeinflusst. Dabei wird im weiteren davon ausgegangen, dass die Phasen der individuellen NEXT-Übertragungsfunktionen Hi(f) gleich verteilt sind.In the near-end crosstalk model according to the invention, the power density spectrum S NEXT (f) of the near-end crosstalk disturbance is influenced only by the amount of H i (f) squared. It is assumed below that the phases of the individual NEXT transfer functions H i (f) are equally distributed.
Die individuellen Kopplungskonstanten ki werden aus gemessenen Leistungsdichtespektren nach dem Gauß'schen Prinzip der kleinsten Quadrate bestimmt.The individual coupling constants k i are determined from measured power density spectra according to the Gaussian principle of least squares.
Im Gegensatz zum bekannten Power-Sum-Modell der xDSL-Standards, welches die maximale in europäischen und amerikanischen Bündelkabel auftretenden Nebensprechstörungen mit einer Wahrscheinlichkeit von 99% reproduziert, simuliert das erfindungsgemäße Konzept die Nahnebensprechstörungen innerhalb eines bestimmten Bündelkabels. Zur erfindungsgemäßen Bestimmung der einzelnen Kopplungskonstanten werden die tatsächlich in einem realen Telefonbündelkabel auftretenden Nahnebensprechübertragungsfunktionen geschätzt.In contrast to the well-known power sum model the xDSL standards, which is the maximum in European and American bundle cables occurring crosstalk disorders reproduced with a probability of 99%, that simulates inventive concept the near crosstalk disorders within a certain bundle cable. For the determination according to the invention of the individual coupling constants are actually in a real telephone bundle cable occurring crosstalk transmission functions estimated.
Im nachfolgenden wird anhand von
Eine Vermittlungsstelle
Die erhaltenen Messwerte
Der Störsignalgenerator ist vorzugsweise ausgebildet, um das erfindungsgemäße Nahnebensprechmodell selbständig auf die übertragenen Messwerte zu adaptieren. Nach der Adaption generiert der Störsignalgenerator für Systemtests, die in dem betrachteten Bündelkabel vorhandenen Nahnebensprechstö rungen nach dem berechneten Nahnebensprechmodell, das durch die Kopplungskonstanten dargestellt ist.The interference signal generator is preferred trained to independently on the approach crosstalk model according to the invention the transferred Adapt measured values. After the adaptation, the interference signal generator generates for system tests, those in the bundle cable under consideration existing near crosstalk the calculated near-end crosstalk model, which is determined by the coupling constants is shown.
Erfindungsgemäß wird das Nahnebensprechmodell
ebenfalls in dem Analysetool
Wie es bereits ausgeführt worden ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Nahnebensprechmodell jede Nahnebensprechbeziehung im Bündelkabel durch eine individuelle Nahnebensprechübertragungsfunktion |Hi(f)|2 mit der Kopplungskonstante ki berücksichtigt. Die individuellen Kopplungskonstanten kj werden vorzugsweise mittels des mathematischen Konzepts der linearen multiplen Regression bestimmt. Dazu werden die störenden Sendesignale auf den benachbarten Zweidrahtleitungen und das Nebensprechsignal auf der gestörten Zweidrahtleitung im Frequenzbereich gemessen. Aus den Messwerten werden anschließend die einzelnen individuellen Kopplungskonstanten, wie es nachfolgend dargelegt wird, nach dem Prinzip der kleinsten Quadrate berechnet.As has already been explained, in the near-end crosstalk model according to the invention, each near-end crosstalk relationship in the trunk cable is achieved by an individual near-end crosstalk transmission function | Hi (f) | 2 taken into account with the coupling constant k i . The individual coupling constants k j are preferably determined using the mathematical concept of linear multiple regression. For this purpose, the disturbing transmission signals on the adjacent two-wire lines and the crosstalk signal on the disturbed two-wire line are measured in the frequency domain. The individual coupling constants, as explained below, are then calculated from the measured values according to the principle of least squares.
Die Spektren Si(f) und SNEXT(f) von Gleichung 1 oder Gleichung 3 können innerhalb physikalisch sinnvoller Grenzen beliebige Werte annehmen. Diese Variablen werden daher als Zufallsvariablen betrachtet. Die A Realisierungen Si(fj) der erklärenden Variablen Si, die auch als Regressoren oder exogene Variablen bezeichnet werden, seien aus Messungen der Sendespektren an A diskreten Frequenzpunkten fj bekannt, wobei j ein Index ist und zwischen 1 und A variiert. Die endogene Variable SNEXT mit den Realisierungen SNEXT(fj) ist durch Messung des Nahnebensprechspektrums an A diskreten Frequenzpunkten bestimmbar.The spectra S i (f) and S NEXT (f) of equation 1 or equation 3 can assume any values within physically reasonable limits. These variables are therefore considered to be random variables. The A implementations S i (f j ) of the explanatory variables S i , which are also referred to as regressors or exogenous variables, are known from measurements of the transmission spectra at A discrete frequency points f j , where j is an index and varies between 1 and A. The endogenous variable S NEXT with the realizations S NEXT (f j ) can be determined by measuring the near-end crosstalk spectrum at A discrete frequency points.
Die empirische Gleichung des modifizieren Nahnebensprechmodells lautet an den diskreten Frequenzpunkten fj folgendermaßen: The empirical equation of the modified near-end crosstalk model is as follows at the discrete frequency points f j :
Der Fehler ∈j in
der Gleichung 8 ist eine Realisierung der nicht zu beobachtenden
Zufallsvariablen [∈1, ..., ∈A]. Die Fehlervariable ∈j wird
näherungsweise
um den Mittelwert
Die statistischen Eigenschaften der
Fehlervariablen übertragen
sich gemäß
Bei der Gleichung 8 handelt es sich im Hinblick der Koeffizienten xj um eine nicht-lineare multiple Regressionsfunktion. Die numerische Bestimmung der Regressionskoeffizienten erfolgt im nicht-linearen Fall mit iterativen Minimierungsalgorithmen (z.B. Neuronale Netze).Equation 8 is a non-linear multiple regression function with respect to the coefficients x j . The numerical determination of the regression coefficients is carried out in the non-linear case using iterative minimization algorithms (eg neural networks).
Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, dass,
wenn die gemessenen NEXT-Übertragungsfunktionen
gemäß Gleichung
2 approximiert werden, die Kopplungskonstanten ki eine
größere Varianz
als die Exponenten xi besitzen. Aus diesem
Grund wird erfindungsgemäß die vereinfachende
Annahme getroffen, dass die Streuung der Exponenten xi gegenüber der
Streuung der Kopplungskonstanten ki vernachlässigbar
ist. Die Exponenten xi werden daher gemäß dem xDSL-Standard
von ANSI, ETSI und ITU-T gleich einer Konstanten
Nach der Division durch die Frequenz fj l'5 ergibt sich die lineare multiple Regressionsfunktion folgendermaßen: After dividing by the frequency f j l ' 5 , the linear multiple regression function is as follows:
Die Koeffizienten ki (Regressionskoeffizienten) der linearen multiplen Regressionsfunktion werden bevorzugterweise nach dem Prinzip der kleinsten Quadrate geschätzt. In diesem Zusammenhang wird gefordert, dass die Anzahl A der gemessenen spektralen Stützstellen SNEXT(fj) mindestens so groß wie die Anzahl der zu schätzenden Kopplungskonstanten ki ist. Darüber hinaus werden die Kopplungskonstanten um so besser berechnet, je mehr die Sendespektren Si(f) voneinander statistisch unabhängig sind. Die Schätzwerte k1, ..., kN der Kopplungskonstanten (Regressionskoeffizienten) werden so bestimmt, dass die quadratische Differenz zwischen der Zielvariablen SNEXT(fj) und der systematischen Komponente minimiert wird.The coefficients k i (regression coefficients) of the linear multiple regression function are preferably estimated according to the principle of the least squares. In this context, it is required that the number A of the measured spectral support points S NEXT (f j ) is at least as large as the number of the coupling constants k i to be estimated. In addition, the coupling constants are calculated better the more the transmission spectra Si (f) are statistically independent of one another. The estimated values k 1 , ..., k N of the coupling constants (regression coefficients) are determined in such a way that the quadratic difference between the target variable S NEXT (f j ) and the systematic component is minimized.
Werden die Zielvariablen S'NEXT(fj) in einer (A x 1)-Matrix und die diskreten Sendespektren Si(fj) in der (N x A)-Signalmatrix zusammengefasst, so ergibt sich: If the target variables S ' NEXT (f j ) are combined in an (A x 1) matrix and the discrete transmit spectra S i (f j ) in the (N x A) signal matrix, the following results:
Mit der Definition des (N x 2)-Vektors
k der Regressionskoeffizienten (Kopplungsvektor) und des (A x 2)-Fehlervektors ∈
folgt für das lineare multiple Regressionsmodell
aus Gleichung 16 in Matrixnotation:
Die Kopplungskonstanten ki werden nach dem Prinzip der kleinsten Quadrate geschätzt, so dass gilt: The coupling constants k i are estimated according to the principle of least squares, so that:
Hieraus ergibt sich die nachfolgende Bestimmungsgleichung: This results in the following equation:
Der (N x 1)-Vektor k bezeichnet in Gleichung 24 den geschätzten Kopplungsvektor.The (N x 1) vector k denotes in Equation 24 the estimated Coupling vector.
Unter den oben getroffenen Annahmen
ist die N x N Matrix ST s invertierbar und
für den
geschätzten Kopplungsverkehr
gilt:
Gleichung 25 gibt eine geschlossene
Darstellung zur Berechnung der Kopplungskonstanten k ^ für den Fall
einer Leitung als Untersuchungsleitung und den übrigen Leitungen des Bündelkabels
als (störende)
Signalleitungen. Um das in
Insbesondere ist die Einrichtung
Zur Berechnung der Störsignalleistung SN(fj) bei einem bestimmten Frequenzpunkt j wird für die Frequenz fj die Gleichung 26 ausgewertet, indem das Produkt aus Kopplungskonstante ki und der Störsignalleistung Si(fj) für jede Signalleitung i berechnet wird, um dann die erhaltenen Produkte über alle Signalleitungen aufzusummieren, woraus sich der Wert der Störsignalleistung SNEXT an dem Frequenzpunkt fj ergibt. Wird dieses Prozedere für alle Frequenzpunkte in einem betrachteten Frequenzband, wie z.B. dem Frequenzband zwischen 9 kHz und 2 MHz, durchgeführt, so ergibt sich der spektrale Verlauf der Störsignalleistung in diesem Frequenzband.To calculate the interference signal power S N (f j ) at a specific frequency point j, the equation 26 is evaluated for the frequency f j by calculating the product of the coupling constant k i and the interference signal power S i (f j ) for each signal line i then add up the products obtained over all signal lines, from which the value of the interference signal power S NEXT at the frequency point f j results. If this procedure is carried out for all frequency points in a frequency band under consideration, such as the frequency band between 9 kHz and 2 MHz, the spectral profile of the interference signal power in this frequency band results.
Während
die erfindungsgemäße Vorrichtung
und das erfindungsgemäße Verfahren
zum Abschätzen der
Leistungsüberkopplung
ausgebildet sind, um auf der Basis der oben stehenden Gleichung
26, wie es ausgeführt
worden ist, die Kopplungskonstanten ki zu
berechnen, ist der erfindungsgemäße Störsignalgenerator von
So kann es durchaus sein, dass bestimmte
Leitungen in einem System besonders durch Nebensprechen beeinflusst
sind, während
andere Übertragungsleitungen
in einem System nicht so stark anfällig bzgl. Nebensprechen sind.
Andererseits existieren in einem Übertragungssystem typischerweise Übertragungsleitungen
und spezielle Spektren auf bestimmten Übertragungsleitungen, die zu
besonders starken Nebensprechstörungen
in einer anderen Leitung führen.
Darüber
hinaus existieren wieder andere Signalleitungen bzw. Spektren auf
Signalleitungen, die möglicherweise
trotz relativ hoher Signalleistung, zu keinem besonders großen Nebensprecheffekten
führen.
Das erfindungsgemäße Dimensionierungs-/Optimierungstool,
das in
Aufgrund der Flexibilität des erfindungsgemäßen Konzepts, der einfachen und schnellen Implementierbarkeit und des geringen Rechenaufwands ist es möglich, individuell für die einzelnen Übertragungsleitungen das Störsignalverhalten zu bestimmen und aufgrund der Schnelligkeit und Flexibilität eine vorzugsweise automatische Optimierung in einer begrenzten Zeit durchzuführen.Because of the flexibility of the concept according to the invention, the simple and quick implementation and the low Computing effort it is possible individually for the individual transmission lines the interference signal behavior to determine and due to the speed and flexibility a preferably automatic Perform optimization in a limited time.
Abhängig von den Gegebenheiten
kann das erfindungsgemäße Konzept
in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung
kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette
oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die
so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass
ein Verfahren zum Abschätzen
einer Leistungsüberkopplung
gemäß
Zusammenfassend werden noch einmal die Vorteile der vorliegenden Erfindung zusammengefaßt. Die Ermittlung der Nebensprechübertragungsfunktion im Frequenzbereich ist wesentlich effizienter, einfacher und damit in der Praxis mit einem geringeren Hardwareaufwand implementierbar ist. Hierzu werden die auf den störenden Zweidrahtleitungen übertragenen Sendeleistungsdichtespektren und die auf einer zu untersuchenden Zweidrahtleitung (Untersuchungsleitung) vorhandenen Nebensprechstörleistungsdichte an diskreten Frequenzpunkten gemessen. Dabei ist die Anzahl der diskreten Frequenzpunkte größer oder gleich der Anzahl der störenden Sendesignale. Unter Verwendung der gemessenen diskreten Leistungsdichtespektren werden in einem nachfolgenden Schritt die so genannten Kopplungskonstanten für jede Zweidrahtleitung (für jede Nebensprechbeziehung) bestimmt. Die Kopplungskonstante stellt dabei die parasitäre Kopplung zwischen der störenden und der gestörten Zweidrahtleitung dar.In summary, again summarized the advantages of the present invention. The investigation the crosstalk transmission function in the frequency domain is much more efficient, simple and therefore can be implemented in practice with less hardware is. For this purpose, those on the interfering two-wire lines are transmitted Transmission power density spectra and those to be examined Two-wire line (examination line) existing crosstalk interference density measured at discrete frequency points. The number of discrete frequency points larger or equal to the number of disturbing Transmission signals. Using the measured discrete power density spectra in a subsequent step, the so-called coupling constants for every Two-wire line (for any crosstalk relationship). The coupling constant represents thereby the parasitic Coupling between the disruptive and the disturbed Two-wire line.
Das erfindungsgemäße Konzept der Erfassung von in einem Kabelbündel vorhandenen Signal- und Störleistungen im Frequenzbereich, d.h. der Erfassung von Leistungsdichten an diskreten Frequenzpunkten, ist dahingehend vorteilhaft, dass im Sinne einer einfachen Implementierung lediglich Multiplikationen und keine rechenaufwendigen Faltungen ausgeführt werden müssen. Darüber hinaus spielen Zeitdifferenzen, wie sie im Stand der Technik aufwendig durch Kreuzkorrelation bestimmt werden müssen, im Frequenzbereich dahin gehend keine Rolle, dass sich Zeitunterschiede im Frequenzbereich lediglich als Phasendrehungen auswirken, wobei die Phasendrehungen bei der Betrachtung von Leistungsdichtespektren ohnehin keine Rolle spielen.The concept of the detection of in a bundle of cables existing signal and interference power in the frequency domain, i.e. the recording of power densities on discrete Frequency points is advantageous in that in the sense of a simple implementation only multiplications and no computationally Folds executed Need to become. About that In addition, time differences play as they are complex in the prior art must be determined by cross correlation, going in the frequency domain no matter that time differences in the frequency domain only affect as phase shifts, the phase shifts in the Consideration of power density spectra play no role anyway.
Erfindungsgemäß hat sich ferner herausgestellt, dass die Frequenzabhängigkeit der Nebensprechübertragungsfunktion rechenzeiteffizient als Potenzfunktion bezüglich der Frequenz mit einem rationalen Exponenten, wie z.B. 1.5, angenähert werden kann, so das zur Charakterisierung einer Überkopplung von einer Signalleitung auf die Untersuchungsleitung lediglich eine Kopplungskonstante berechnet und abgespeichert werden muss. Das gesamte Übersprechverhalten von einer Signalleitung auf eine Untersuchungsleitung wird daher bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel lediglich durch eine Kopplungskonstante und die bekannte Potenzfunktion mit rationalen Exponenten modelliert. Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Approximation, die eine rechenzeit- und hardwareeffiziente Implementierung ermöglicht, der Praxis ausreichend gut nahe kommt.According to the invention, it has also been found that the frequency dependence the crosstalk transmission function Computation time efficient as a power function with regard to the frequency with one rational exponents, e.g. 1.5, can be approximated, so that Characterization of a coupling only one from a signal line to the examination line Coupling constant must be calculated and saved. The overall crosstalk behavior from a signal line to an examination line in a preferred embodiment only by a coupling constant and the known power function modeled with rational exponents. Studies have shown that this approximation, which is a compute time and hardware efficient Implementation enables comes close enough to practice.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Kopplungskonstanten dazu verwendet, um einen flexiblen Störsignalgenerator zu implementieren, mit dem Nebensprechstörsignale realer Telefonleitungen im Labor für realistische Systemtests reproduziert werden können. Auch der Betrieb des flexiblen Störsignalgenerators ist wesentlich vereinfacht, da die Nebensprechübertragungsfunktionen zwischen den einzelnen Leitungspaaren in einem Kabelbündel lediglich durch Kopplungskonstanten charakterisiert werden, die – im Gegensatz zu kompletten Sätzen von Filterkoeffizienten für Impulsantworten im Zeitbereich – speichereffizient und gut handhabbar abgespeichert werden können.According to another aspect of In the present invention, the coupling constants are used to a flexible interference signal generator to implement with the crosstalk signals of real phone lines in the laboratory for realistic system tests can be reproduced. The operation of the flexible noise generator is significantly simplified because the crosstalk transmission functions between the individual line pairs in a cable bundle only through coupling constants are characterized, which - in Contrast to complete sentences of filter coefficients for Impulse responses in the time domain - memory efficient and can be stored easily manageable.
Ein flexibler Störsignalgenerator kann daher einfach und damit preisgünstig implementiert werden, indem die Kopplungskonstanten für die unterschiedlichen Leitungen in einem Kabelbündel gespeichert werden. Ein derartiger flexibler Störsignalgenerator ist in der Lage, für variable Sendesignalleistungen auf den störenden Zweidrahtleitungen das resultierende Störsignal auf einer Untersuchungsleitung zu berechnen und zu reproduzieren.A flexible interference signal generator can therefore simple and therefore inexpensive be implemented by the coupling constants for the different Lines in a cable bundle get saved. Such a flexible interference signal generator is in the Location for variable transmission signal powers on the interfering two-wire lines resulting interference signal to calculate and reproduce on an investigation line.
Selbstverständlich kann jede Zweidrahtleitung des Kabelbündels als Untersuchungsleitung aufgefasst werden, während die übrigen Leitungen dann als Signalleitungen aufgefasst werden, von denen (Stör-)Leistungen auf das zu analysierende Adernpaar übergekoppelt werden.Of course, any two-wire line of the cable bundle can be regarded as an examination line, while the remaining lines are then signal lines of which (interference) services are to be understood are coupled over to the wire pair to be analyzed.
Wird sukzessiv jedes verdrillte Adernpaar als Untersuchungsleitung aufgefasst, während die übrigen Adernpaare als störende Signalleitungen fungieren, so kann für ein Kabelbündel die Störleistung auf jedem Adernpaar individuell berechnet und reproduziert werden. Die Simulation von realistischen Nebensprechstörungen realer Kabelbündel unter Verwendung verschiedener Sendesignalleistungen erlaubt eine Dimensionierung bzw. Optimierung eines Übertragungssystems unter realen Störbedingungen im Labor z.B. dahingehend, dass. beispielsweise die Sendeleistung der Übertragungssysteme in bestehenden Kabelbündeln erhöht und damit eine größere Übertragungsreichweite erzielt werden kann, ohne das die Störleistung infolge des Übersprechens den dafür geforderten Toleranzbereich überschreitet. Die Reproduktion realer Nebensprechstörungen mittels eines flexiblen Störsignalgenerators erlaubt ferner die Festlegung bestimmter Sendesignalleistungen auf den Zweidrahtleitungen eines Kabel bündels, die sich im Hinblick des Übersprechens als problematisch herausstellen. Durch die Festlegung der maximalen Sendesignalleistungen kann insgesamt die Übertragungskapazität und die Zuverlässigkeit der an einem Bündelkabel betriebenen Übertragungssysteme verbessert werden. Der erfindungsgemäße flexible Störsignalgenerator ist somit vorteilhaft in einem System zur Dimensionierung bzw. Optimierung eines Übertragungssystems einsetzbar.If each twisted pair of wires is successively interpreted as an examination line, while the other pairs of wires act as interfering signal lines, the interference power on each pair of wires can be individually calculated and reproduced for a cable bundle. The simulation of realistic crosstalk Real cable bundles using different transmission signal powers allow dimensioning or optimization of a transmission system under real interference conditions in the laboratory, e.g. in such a way that, for example, the transmission power of the transmission systems in existing cable bundles can be increased and thus a larger transmission range can be achieved without the interference power resulting from crosstalk exceeds the required tolerance range. The reproduction of real crosstalk interference using a flexible interference signal generator also allows the definition of certain transmission signal powers on the two-wire lines of a cable bundle, which turn out to be problematic with regard to crosstalk. By determining the maximum transmission signal powers, the transmission capacity and the reliability of the transmission systems operated on a bundle cable can be improved overall. The flexible interference signal generator according to the invention can thus advantageously be used in a system for dimensioning or optimizing a transmission system.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine selbständige Bestimmung der Übersprechfunktionen eines Kabelbündels im laufenden Betrieb des Telefonkabels möglich ist. Dazu werden die Sendeleistungsdichtespektren auf den einzelnen Zweidrahtleitungen des Kabelbündels an diskreten Frequenzpunkten im laufenden Betrieb gemessen. Die Messung könnte beispielsweise in einer Vermittlungsstelle an einem DSLAM (= Digital Subscriber Line Access Multiplexer) erfolgen. Als Messgerät könnte z.B. ein herkömmlicher Spektrumanalysator oder eine zu diesem Zwecke in den DSLAM integrierte Schaltung verwendet werden. Die so gemessenen Werte werden und anschließend einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abschätzen einer Leistungsüberkopplung zugeführt. Die Vorrichtung berechnet unter den realen Bedingungen die Kopplungskonstanten, die die Nebensprechkopplungen zwischen den störenden Zweidrahtleitungen und der Untersuchungsleitung darstellt.Another advantage of the present Invention consists in the independent determination of the crosstalk functions a bundle of cables is possible while the telephone cable is in operation. To do this, the Transmission power density spectra on the individual two-wire lines of the cable bundle measured at discrete frequency points during operation. The Measurement could for example in a switching center on a DSLAM (= digital Subscriber Line Access Multiplexer). As a measuring device, e.g. a conventional one Spectrum analyzer or one integrated into the DSLAM for this purpose Circuit can be used. The values measured in this way are then one device according to the invention to estimate a power overlap fed. The device calculates the coupling constants under the real conditions, which the crosstalk couplings between the interfering two-wire lines and the Examination management represents.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass unterschiedliche physikalische und geometrische Einflussfaktoren für das Nebensprechen berücksichtigt werden können, und zwar insbesondere dadurch, dass eine Berücksichtigung mittels einer Kopplungskonstante erreicht wird, die im Frequenzbereich durch einfache Multiplikation verarbeitbar ist.Another advantage of the present Invention is that different physical and geometric Influencing factors for the crosstalk is taken into account can be in particular in that a consideration by means of a Coupling constant is achieved in the frequency domain by simple Multiplication is processable.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass unterschiedliche Sendespektren auf störenden Zweidrahtleitungen des Bündelkabels berücksichtigbar sind, um nicht nur unterschiedliche DSL-Konzepte, wie z.B. ADSL oder ISDN zu berücksichtigen, sondern um auch für andere Anwendungen flexibel zu sein, bei denen die spektralen Verläufe der Signalleistungen auf den verschiedenen Übertragungsleitungen nicht identisch sondern voneinander abweichend sind.Another advantage of the present Invention consists in that different transmission spectra disturbing Two-wire lines of the bundle cable berücksichtigbar are not just different DSL concepts, such as ADSL or ISDN to take into account but also for other applications to be flexible where the spectral characteristics of the Signal powers on the different transmission lines are not are identical but differ from each other.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der einfachen Implementierbarkeit des erfindungsgemäßen Konzepts in Hard- oder Software im Vergleich zu Verfahren, die im Zeitbereich arbeiten. Die im Zeitbereich arbeitenden Verfahren benötigen die Implementierung von Faltungsoperationen, während erfindungsgemäß lediglich Multiplikationen benötigt werden. Bei Zeitbereichsverfahren müssen Kreuzkorrelationen eingesetzt werden, um Zeitversätze zwischen den Signalen zu berücksichtigen, während solche Zeitversätze aufgrund der Darstellung im Frequenzbereich lediglich als Phasendrehungen erscheinen, die für Leistungsdichtespektren nicht bedeutsam sind.Another advantage of the present The invention consists in the simple implementability of the concept according to the invention in hardware or software compared to procedures in the time domain work. The processes that work in the time domain require them Implementation of convolution operations, while only according to the invention Multiplications needed become. Cross correlations must be used for time domain methods to be time offsets between the signals to take into account while such delays due to the representation in the frequency domain only as phase rotations appear that for Power density spectra are not significant.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2002135205 DE10235205A1 (en) | 2002-08-01 | 2002-08-01 | Arrangement for estimating power cross-coupling from signal lines to investigation line computes coupling coefficient per signal line using frequency point power values for investigation, signal lines |
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DE2002135205 DE10235205A1 (en) | 2002-08-01 | 2002-08-01 | Arrangement for estimating power cross-coupling from signal lines to investigation line computes coupling coefficient per signal line using frequency point power values for investigation, signal lines |
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DE (1) | DE10235205A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012025694A1 (en) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | France Telecom | Data processing for denoising a signal |
-
2002
- 2002-08-01 DE DE2002135205 patent/DE10235205A1/en not_active Ceased
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2012025694A1 (en) * | 2010-08-27 | 2012-03-01 | France Telecom | Data processing for denoising a signal |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |