KR20040015141A - 양단 측정으로부터의 루프 특성을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20040015141A
KR20040015141A KR10-2003-7013930A KR20037013930A KR20040015141A KR 20040015141 A KR20040015141 A KR 20040015141A KR 20037013930 A KR20037013930 A KR 20037013930A KR 20040015141 A KR20040015141 A KR 20040015141A
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loop
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transmission line
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KR10-2003-7013930A
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머랫 벨지
레이너 마틴 스톤
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어웨어, 인크.
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Abstract

루프 길이, 브리지 탭의 개수 및 브리지형 탭의 길이는 미분 전개를 이용하여 전송 회선의 측정된 주파수 도메인 채널 임펄스 응답을 다수의 섹션 및 다수의 브리지 탭으로 이루어지는 전송선의 모델과 비교함으로써 추정될 수 있다. 회선의 조건을 설명하는 진단 정보 및 검사 정보는, 예를 들면, 진단 링크 모드 동안 두 개의 송수신기에 의해 교환될 수 있다.

Description

양단 측정으로부터의 루프 특성을 위한 시스템 및 방법{System and Method For Loop Characterization From Double-Ended Measurements}
텔레커뮤니케이션 환경에서 송수신기 사이의 진단(diagonostic) 정보 및 검사(test) 정보의 수집 및 교환은 ADSL과 같은 텔레커뮤니케이션 배치에서 중요한 부분이다. 예를 들면, 데이터 전송률이 낮은 경우, 비트 에러률이 많은 경우 등과 같이, 송수신기 연결이 예상했던 만큼 실행되지 않는 경우에는 원격 송수신기로부터 진단 및 검사 정보를 수집하는 것이 필요하다. 이는, 예를 들면, 트럭 롤(truck roll)과 같이 기술자를 원격지로 파견함으로써 수행되는데, 이 경우 많은 시간이 소비되고 비용이 많이 든다.
DSL기술에서, 중앙국(central office)과 사전 가입자(subscriber premises) 간의 지역 가입자 루프를 통한 통신은, 함께 합계된 후에 가입자 루프상에서 전송되는 다수의 이산 주파수 캐리어 상으로 송신될 데이타를 변조함으로써 달성된다. 개별적으로, 캐리어들은 제한된 밴드폭의 이산 통신 서브채널, 오버래핑되지 않은 통신 서브채널을 형성한다. 통합적으로, 캐리어들은 효율적인 광대역 통신 채널을 형성한다. 수신기 단부에서, 캐리어들은 복조되고 데이터는 복원된다.
DSL 시스템들은 ADSL, HDSL, ISDN, T1 등과 같은 인접한 전화선상에서 다른 데이타 서비스로 인해 방해를 받는다. 이러한 방해는 해당(subject) ADSL서비스가 이미 개시된 다음에 시작할(commence) 것이며, 인터넷 액세스를 위한 DSL이 항상-온 서비스로 계획되므로(envision), 이러한 방해 효과는 해당 ADSL송수신기에 의해 개선되어야만 한다.
본 출원은 "루프 특성 : 미분 전개 알고리즘(differential evolution algorithm)을 이용하는 모델 기반형 최소 제곱 접근법(least-square approach)을 통한 가입자 루프(subsceiber loop)의 루프 길이 및 브리지형 탭 길이의 추정"이라는 명칭으로 2001년 4월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 60/286,371호로 미국 특허법 제119조(e)항하에서 우선권 및 이익을 주장하며, "전송선에 대한 루프 길이 및 브리지형 탭 길이 결정을 위한 시스템 및 방법"이라는 명칭으로 2001년 1월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제09/755,172호와 관계가 있으며, 이들 모두는 본 명세서에서 그 전체가 참고문헌으로 통합된다.
본 발명은 전송선 특성 결정에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 미분 전개 알고리즘을 이용하는 모델 기반형 최소 제곱 접근법을 통한 가입자 루프의 루프 길이 및 브리지형 탭 길이를 추정함으로써 양단 측정으로부터의 루프 특성을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 이하의 첨부도면을 참조로 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 고객 거처(CPE)를 중앙국에 연결하는 전형적인 가입자 루프를 도시하는 기능적인 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 다른 루프의 바람직한 모델이다.
도 3은 본 발명에 따른 바람직한 루프 특성 시스템을 도시한다.
도 4는 가장 일반적인 미분 변수의 개략을 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 루프 특성을 결정하기 위한 바람직한 방법을 도시하는 흐름도이다.
전송선의 조건을 확인하는 것, 측정하는 것, 특성화하는 것이 ADSL배치의 핵심요소이다. 예를 들면, 데이터 전송률이 낮고, 비트 에러률이 많고, 데이타 링크가 가능하지 않은 것과 같이, 송수신기의 연결이 기대했던 것 만큼 수행되지 않을 경우에는, 진단 검사를 동작시키기 위해 기술자를 원격지 모뎀으로 파견하지 않고 루프 길이와 임의의 브리지형 탭의 실제 위치 및 길이를 확인할 수 있는 것이 중요하다.
본 발명은 전송선 상에서 루프 길이, 브리지형 탭의 개수와 브리지형 탭의 길이를 추정하기 위한 바람직한 시스템 및 방법을 설명한다. 루프 길이, 브리지형 탭의 개수 및 브리지형 탭의 길이는 전송선의 측정된 주파수 영역 채널 임펄스 응답(measured frequency domain channel impulse response)을 다수의 섹션 및 다수의 브리지형 탭을 포함하는 전송선 모델과 비교함으로써 추정될 수 있다. 그 다음 회선 조건을 설명하는 진단 및 검사 정보는, 예를 들면, 진단 링크 모드 동안 두 개의 송수신기에 의해 교환될 수 있다.
이들 특징 및 다른 특징과 본 발명의 장점은 이하 구체화된 실시예의 설명으로부터 나타나고 설명된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 ADSL 송수신기 환경에서 본 발명의 어플리케이션에 관하여 설명될 것이다. 그러나, 일반적으로 본 발명의 시스템 및 방법은 하나 이상의 브리지형 탭을 갖는 다수의 섹션 루프 어느 것에 대해서도 거의 동일하게 동작할 것이다.
본 발명의 바람직한 시스템 및 방법은 디지털 가입자 회선과 같은, 가입자 회선에 관하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명을 애매하게 하는 불필요성을 피하기 위해, 이하 설명에서 블럭도 형태로 도시되거나 다른 방법으로 요약될 수 있는 공지된 구조(물) 및 디바이스는 생략한다. 설명의 편의를 위해, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 구체적이고 상세한 설명이 진술된다. 그러나 본 발명은 이 구체적이고 상세한 설명 이외의 다양한 방법으로 실현될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 시스템 및 방법은 일반적으로 전송선의 임의의 형태로 적용될 수 있다.
더욱이, 본 명세서에서 도시된 바람직한 실시예에서 배치된 루프 추정 시스템의 다양한 구성요소들을 도시하는 동안, 시스템의 다양한 구성요소들은 텔레커뮤니케이션 네트워크 및/또는 인터넷, 또는 전용 루프 추정 시스템 내부와 같은 분산형 네트워크(distribued network)의 먼 부분에 위치될 수 있다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 루프 추정 시스템의 구성요소들은 하나이상의 디바이스로 결합될 수 있거나 원격 통신 네트워크와 같은 분산형 네트워크의 특정한 노드(node)상에 배치될 수 있다. 계산상의 효율성때문에, 루프 추정 시스템의 구성요소들은 시스템의 동작에 영향을 주지 않고 분산형 네트크워트내의 임의의 위치에 배열될 수 있다는 것을 후술로부터 알 수 있다. 예를 들면, 다양한 요구가 도시된 CO모뎀에 배치되지 않지만, 대안적으로 CPE모뎀 또는 그들의 임의의 조합으로 배치될 수 있다.
더욱이, 엘리먼트들을 연결하는 다양한 링크는 연결된 엘리먼트 전체에 데이터를 제공 및/또는 통신할 수 있는 임의의 다른 공지된 또는 향후 개발될 유선 또는 무선 링크, 또는 그 조합일 수 있다. 추가적으로, 본 명세서에서 이용되는 것과 같은 조건 모듈(term module)은 그 엘리먼트와 연결되어 기능적으로 수행할 있는 임의의 공지된 또는 향후 개발될 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합을 참조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 시스템 및 방법은 몇몇 꼬임 동선(twisted-pair copper wire)의 연결(concatenation)을 포함하는 전송선의 물리적 특성을 설명한다. 물리적 특성은 개별적인 와이어(wire) 섹션의 길이와 그들의 전체 구성과 다른 어떤 것에 대한 그들의 관계이다. 양단 측정 설계, 즉, 전송선의 반대 단에 존재하는 단일 송신기 및 수신기는 관련 데이터를 추출하는데 이용된다.
도 1은 중앙국 모뎀(140) 및 CPE모뎀(150)을 포함하는 전형적인 가입자루프(160)를 도시한다. 이 도면에서, 가입자 루프(160)는 세개의 연결된 섹션, 길이 d, 다른 게이지 및 두 개의 브리지형 탭, 동작하는 꼬임 선을 갖고 분로(shunt)로 연결되는 개방-회로형 꼬임 선으로 이루어졌다. 각 와이어의 물리적 파라미터들, 즉, 길이, 특성 임피던스 Z0및 전파 상수는 도면에 나타난다. 일반적으로 와이어의 단위 길이당 특성 임피던스 및 전파 상수는 와이어의 두께 및 절연 함수인 주파수 의존 복소량이다. 이 양들은 전기적 신호가 와이어를 통해 전파하는 것을 제어한다. 예를 들면,의 실수부분은 동일한 주파수에서 진동하며 (oscillate), 와이어에서 발진되는(launch) 사인곡선에 의해 숙련된 감쇠를 결정하고,의 복소수 부분은 동일한 사인곡선에 의해 숙련된 상이동을 결정한다. 장(field)내에 배치된 아주 다양한 많은 케이블들만 있으며, 게이지 수는 가장 일반적으로 이용되는 것들과 연관된다. 예를 들면, 미국에서는 와이어 게이지를 표시하기 위해 와이어에 개수가 할당된다. 19, 22, 24 및 26개의 게이지 와이어는 가장 일반적으로 이용된 꼬임 전선이며, 그들의 Z0값은 공지된다. 유럽에서, 와이어는 0.4mm 와이어, 0.5mm와이어와 같은 그들의 두께에 관련된다.
도 2에서 도시된 루프의 바람직한 모델에 따라, 루프의 물리적인 구조의 결정을 유도하는 단계는 1)주파수 도메인 내에서 전송함수의 모델, 루프를 구성하는 섹션의 물리적 파라미터에 의해 가입자 루프의 모델을 형성하여, 2)광-대역 신호를 송신함으로써 루프의 실제 전송함수를 측정하고, 및 3)모델 파라미터를 변동하고 해결방안으로 실제 측정치를 가장 근접하게 접근하는 모델을 선택함으로서 가입자루프 모델을 실제 측정치와 비교한다.
루프의 주파수 의존 전송 함수는 도 2내의 모델에 따라 도출된다. 도 2에서,Z S Z L 은 이용되는 신호 소스(소스:source) 및 측정 디바이스(로드:load)의 주파수 의존 임피던스를 나타낸다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 소스 및 로드는 중앙국(CO) 및 고객 사전 거처(CPE)내에 배치되는 ADSL모뎀 쌍이다. 이 경우에 대한 채널 전송 함수를 위한 이론적인 모델은 두개의 단개로 설명될 수 있다. 첫 번째 단계는 ABCD매트릭스의 어플리케이션에 의해, 소스에서의 전류 및 전압,, 로드에서의 전류 및 전압에 대해 나타내는 방정식을 포함한다.
여기서,는 ABCD행렬이고, 루프의 i번째 섹션과 관련된 양의 주파수 의존 성질을 나타내는 더미 변수인 두개의 포트 네트워크의 입력 및 출력에서 전류-전압 관계를 설명하는 2X2행렬이다. 그 전체가 본 명세서에서 참조문헌으로 통합되는 P.A. Rizzi의 "전자파 엔지니어링" 프렌티스-홀 1988을 참조하라. 도 2에서 가입자 루프의 첫번째 동작 섹션의 ABCD행렬은, 예를 들면, 다음과 같이 주어진다.
의 요소들은 페이저량(pasor quantity), 또는 단일 주파수 지점에서 의 전류-전압 관계를 설명하는 복소수라는 것에 주목한다. 전송루프의 다른 기본 섹션의 ABCD매트릭스들, 예를 들면, 브리지형 탭이 유도될 수 있다. 그 전체가 본명세서에서 참조문헌으로 통합되는 J.J. Wener의 "HDSL 환경"을 참조한다.
가 공지된 것이라 하면, 루프의 전압 전송 함수는 전술한 방정식으로부터 얻어질 수 있다.
여기서,은 모델 파라미터의 벡터이며,는 i번째 섹션의 길이,는 i번째 섹션의 게이지를 나타내므로, 그 결과값이며,는 전압 전송 함수의 주파수 의존성을 나타내는 더미 변수이다.은 루프의 동작하는 섹션의 개수이며,은 루프의 동작하는 섹션에 연결되는 브리지형 탭의 개수이다. 여기서,는 간격(0, 최대 섹션 길이)에서의 연속값을 얻으며,는 다수의 가능한 와이어 게이지들 간의 i번째 섹션의 게이지를 표시하는 이산값을 얻는다. 예를 들면, 루프가 네개의 중요한 형태의 와이어(19awg, 22awg, 24awg, 26awg)를 포함하는 것이 예측되면,에서 i번째 섹션의 게이지를 나타내는인 것은 19awg이고, i번째 섹션의 게이지를 나타내는인 것은 26awg이다.
예를 들면, 모뎀 초기화동안 루프의 실제 전송 함수가 측정될 수 있다. 루프의 전압 전송 함수 추정치는 소수로부터 송신된 주기적 신호의K번째 연속 프레임을 평균화함으로써 결정될 수 있다. 루프의 전송함수를 올바르게 확인할 수 있도록 하기 위해, 송신된 신호는 모든 주파수의 관심을 자극하는 것이 필요하다. 이 기준(criteria)을 만족하는 신호의 간단한 형태는 주파수 대역의 관심내의 모든주파수에서 동일한 전력을 갖는 시퀀스이다. 이러한 주기적 신호는 "리버브(reverb)"라고 지칭될 것이다. 공지된 전송 신호에 의해 로드에서 수신된 신호를 상호 연관시킴으로서 송신기에서 슈도-랜덤 시퀀스를 전송하고 루프의 전송 함수를 추출하는 것과 같은 루프의 전송함수를 측정하는 다른 방법들이 있다. 또한, 이러한 방법들은 일반적으로 루프의 전송함수의 측정인 단계 2)를 위해 필요한 모든 것으로 현재 설계에 이용될 수 있다. 특정 측정 방법은 마지막 결과에 영향에 주지 않는다. 수학적으로 루프의 전송함수는 다음으로 나타낼 수 있다.
여기서,는 시간-도메인 수신된 리버브 신호를 샘플링함으로써 형성된 P-지점 리버브 시퀀스이다. 사실상 채널 임펄스 응답은 톤(tone)이라 불리는 이산 주파수의 집합에서만 이용할 수 있으며, 이는 다수의 기본 주파수 간격이다. ADSL시스템에서, 예를 들면,= 4321.5Hz이다. 주파수 도메인에서의 각 톤은 다음과 같이 주어진다.
루프의 실제 전송함수및 모델 전송 함수가 주어지면, 이하 에러 기준을 최소화하는 모델 파라미터가 다음과 관련하여 찾아진다.
(1)
여기서,는 에러 연산에서 이용되는 처음과 마지막 톤이고,L은 가입자 루프내에 있는 예측된 와이어 형태/게이지의 개수이다.
이하 섹션에서 후술될, 최소 비용 함수는 트리비얼 태스크(trivial task)가 아니며, "미분 전개"알고리즘에 의해 처리될 수 있다.
식 1에서 비용 함수는 x에서의 비선형이므로, 식 1의 최소화는 식 1의 글로벌 최소화를 찾기위해 다수의 최소치들에 직면하여 수행할 수 있는 방법을 요구한다. 식 1이 절대적인 최소값이 되기 위한 가장 올바른 접근방법은 x의 모든 해결안을 일일이 열거하여 해결안 x = x_opt를 저장하는 "억지(brute force)"방법이다. x의 구성성분이 실수부로 되는 경우에, "억지" 접근법은 무한수의 잠재적인 해결안이 시도될 수 있기 때문에 실행할 수 없다. 그러므로, 현실 세계 어플리케이션의 경우, x의 구성성분은 이산화될 수 있다. x의 구성성분 각각이값을 얻을 수 있으면,
(2)
값이 검색되어야만 한다. 그러나, 식 1을 최소화하기 위한 연산 시간이 적당한 범위내에 머물러 있으면, P개수는 빠르게 금지된다. 그럼에도 불구하고, 식 1의 부분적인 결과가 대용량 저장 요구사항인 교환으로(trade-off) 미리 연산되면연산 시간은 감소될 수 있다.
칩 적분 가능성은 다중 시작 기울기 검색(multistart gradient search), 발생 확률 알고리즘 또는 다른 확률 알고리즘과 같은 가장 대안적인 최적 접근법을 규정하는 다른 제한 조건이다. 이 해결안들이 가능한 반면, 대부분의 이 알고리즘들은 구현하는데 비용이 너무 많이 들거나 컨버전스 특성이 열등하다. 실제 구현인 경우, 그것은 주로 식 2의 미분가능성을 제거하는 x의 구성성분에 대한 이산형 집합의 값을 갖도록 요청되므로 부적당한 기울기-기반형 방법으로 만든다.
뛰어난 컨버전스 특성 및 간단한 구현을 유지하는 동안 비선형 및 심지어 미분 할 수 없는 비용 함수를 처리할 수 있는 글로벌 최적화 알고리즘은 미분 전개이다. 1997년 글로벌 최적화 저널 11월호 페이지 341-359에 R. Storn 및 K. Price의 "미분 전개 - 연속 공간에 대한 글로벌 최적화를 위한 간단하고 효율적인 지도법"을 참조한다.
예를 들면, 초기화 다음에, 어떤 멈춤 기준(criterion), 예를 들면, 허용된 반복 주기의 최대 개수가 직면될 때까지 변이(mutation)/선택 주기를 통해 DE 알고리즘이 반복한다. 가장 일반적인 형태에서, DE는 (2M + 2N) x NP 행렬에 의해 설명되는 NP파라미터 벡터의 모집단(population)을 가지고 착수한다.
(3)
벡터각각은 비용값과 관련된다.
(4)
여기서,는 식1 에서 주어진 것과 같다. 초기화 동안 X의 초기벡터는 선정된 간격으로부터의 파라미터의 랜덤 생성, 선정된 간격내의 파라미터의 균일한 샘플링 등과 같은 어떤 적당한 방법에 따라 선택된다.
변이 단계에서, 하나의 반복 주기동안 X의 벡터 각각은 변이 방정식에 따라 결정되는 실행 벡터(trial vector)와 경쟁한다.
(5)
편의상 경쟁을 입력하는 X의 벡터는 목표 벡터(target vector)를 호출하며, 일반적으로 목표 벡터에 대한 새로운 실행 벡터가 결정된다. 벡터는 일반적으로 X 로부터 얻어지며, 즉 지수 r1, r2 및 r3는 집합{1, 2, ..., NP}로부터 찾으며, 일반적으로 상호 다르게 선택된다. 그러나, 하나이상의 벡터는 또한 최선의 현재 벡터, X의 평균벡터, 불규칙하게 선택된 다른 벡터 등과 같은 임의의 다른 벡터로 선택될 수 있다. 또한, 실행 벡터는 실행 벡터의 모든 파라미터가 식 5에 따라 결정되지는 않지만 어떤 것은 이 다른 벡터로부터 얻어진다는 것을 의미하는 또 다른 벡터를 갖는 어떤 재결합 또는 크로스 오버 동작을 받을 수 있다. 가중치 변수 F는 일반적으로 간격 [0.1]로부터 실수 상수이다. 그러나, 식 (5)에서의 도트가 도트 곱을 표시하는 경우에는 F는 또한 난수(random number) 또는 심지어 확률 벡터(random vector)일 수 있다. F가 벡터가 되도록 선택되는 경우, 간격[0.75,1]로부터 그 구성성분의 무작위 선택은 정체(stagntion)를 방지하는데 이점이 있다는 것을 증명한다.
선택 단계의 경우, 그것의 기본 형태에서, 비용이 결정되며에 대해 비교된다. 가장 적은 비용을 갖는 벡터는 모집단 Xnew를 입력하고, Xnew는 X자신일 수 있으며, 위너 벡터(winner vector)는 즉시 목표 벡터를 대신한다. 모든 경쟁이 야기될 때까지 다른 가능성은 Xnew에 대한 제2 행렬을 이용하여 원래의 X(X intact)를 남긴다. 새로운 반복 X는 Xnew로 설정된다. X 및 Xnew의 최선의 NP 벡터를 얻는 것과 같은 다른 선택 설계 또한 가능하다. 예를 들면, 루프 길이가 음이되거나 어플리케이션과 관계하여 부적절한 크기 등과 같이 벡터가 경계를 벗어나는 일이 생긴다면, 선택 프로세스를 남기기 위한 기회가 없으므로 높은 비용값은 식 1에서와 같은 그 벡터와 연관된다. 경계를 벗어나는 문제를 처리하기 위해 벡터의 재초기화와 같은 다른 가능성들 역시 가능하다.
도 4는 가장 일반적인 DE변수의 동작을 요약한다. 구체적으로, 도 4에서, 목표 벡터(200)가 선택된다. 다음, 두 개의 모집단 멤버(210, 220)는 소스 모집단 X로부터 불규칙하게 선택된다. 다음, 두개의 모집단 멤버 대한 가중 차이 벡터(weighted difference vector)는 가중 변수 F에 따라 결정된다.
그 다음 가중 차이 벡터는 새로운 실행 벡터(240)를 제공하기 위해 불규칙하게 선택된 세번째 파라미터 벡터(230)에 더해진다. 이 새로운 실행 벡터(240)는 목표 벡터(200)와 비교되며, 적은 비용을 갖는 벡터는 모집단 Xnew목적지로 포워딩된다.
도 4는 바람직한 루프 특성 시스템(10)을 개략한다. 구체적으로, 루프 특성 시스템(10)은 모델 결정 모듈(110), 전송 함수 측정 모듈(110), 최소화 모듈(120), 추정 모듈(130), 중앙국 모뎀(140) 및 원격지 모뎀(150)을 포함한다. 중앙국 모뎀(140) 및 원격지 모뎀(150)은 전송선, 즉, 루프(160)에 의해 상호 연결된다.
동작 단계에서, 모델 결정 모듈(100)은 전송선(160)의 전송 함수의 모델을 결정한다. 구체적으로, 모델 종결 모듈은 전술한 바와 같은 ABCD매트릭스의 어플리케이션을 통해 로드에서의 전류 및 전압에 대하여 소스에서의 전류 및 전압을 나타내는 방정식을 결정한다. 다음 모델 결정 모듈(100)은 동작하는 루프의 섹션 개수 및 동작하는 루프의 동작 섹션에 연결된 브리지형 탭의 개수 및 와이어 게이지 값에 따라 루프의 전압 전송 함수를 결정한다.
일반적으로 루프 섹션의 개수는 정확히 이용할 수 없지만, 섹션 개수에서 확실한 상한 경계는 쉽게 이용할 수 있다. ITU요청 G.996.1에 따라, "디지털 가입자 회선(DSL) 송수신기에 대한 진단 프로시저" 전체가 본 명세서에서 통합되며, 모든 북미 진단 루프는 3 개의 브리지형 탭보다 적게 포함하며 동작하는 섹션의 최대 개수는 4로 한정된다. 본 명세서에서 언급된 진단 루프가 가장 나쁜 경우를 나타낸다는 것을 고려하면, 모델내의 브리지형 탭의 개수는 많아야 3일 것이다. 연산 시간이 루프내의 섹션의 개수에 비례하여 관계하면, 하나는 대부분의 실제 경우의 관심을 담당하는(cover) 2개의 브리지형 탭 모델을 이용할 것이다. 루프가 3개의 브리지형 탭보다 적게 포함하고 3개의 브리지형 탭 모델을 이용하는 것을 결정하면, DE알고리즘은 하나이상의 브리지형 탭 길이가 작아지고, 작은 것은 최소 브리지형탭 길이를 구체화하는 쓰레스홀드에 대해 양을 정하는 것으로 해결안으로 수렴하도록 되어 있다. 실용 경험이 브리지형 탭 검출 쓰레스홀드는 250ft로 설정될 수 있다는 것을 나타낸다. 다시 말해, 루프가 임의의 브리지형 탭을 포함하지 않으면, 알고리즘은 전혀 브리지형탭으로 해석될 수 없는 250ft보다 더 적은 브리지형탭길이를 갖는 해결안으로 수렴할 것이다. 유사하게, 하나는 동작하는 섹션의 개수상에서 상한 경계에 포함할 수 있다(put). 3개의 브리지형 탭 루프 모델의 경우, 동작하는 섹션의 최소 개수는 4임에 틀림없다.
그 다음 전송 함수 측정 모듈(110)은 루프(160)의 실제 전송 함수를 측정한다. 구체적으로, 전송 함수 측정 모듈(110)은 예를 들면, 모뎀 초기화동안 루프의 전송 함수를 측정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 전압 전송 함수는 중앙국(140)과 같은 소스로부터 전송된 주기적 신호의 K번째 연속 프레임을 평균화함으로써 추정된다.
모델 결정 모듈(100)에 의해 결정된 전송 함수의 모델과 전송 함수 측정 모듈(110)에 의해 결정된 측정된 전송 함수가 주어지면, 최소화 모듈(120)은 구체적인 에러 기준을 최소화하는 모델 파라미터를 결정한다. 구체적으로, 최소화 모듈(120)은 비용 함수를 최소화하기 위해 미분 전개를 수행한다. 구체적으로, 전술한 바와 같은 최소화는 세가지의 단계 즉, 초기화 단계, 변이 단계, 및 선택 단계 로 수행된다. 구체적으로, 초기화 단계동안, 최소화 모듈(120)은 선정된 간격으로부터 파라미터의 불규칙한 생성과 같은 적절한 방법에 따라 K의 초기 벡터를 선택한다. 변이 단계에서, 한번의 반복 동안, K의 벡터 각각은 전술한 바와 같이,변이 방정식 xtrial에 따라 생성되는 실행 벡터와 경쟁한다. 마지막으로 선택 단계는 목표 벡터를 선택하고, 두개의 모집단 멤버를 선택하고, 가중 차이 벡터를 결정하고, 가중 차이 벡터를 불규칙하게 선택된 세번째 벡터에 더함으로서 수행되며, 비용값이 더 적으면 실행 벡터는 다음 생성까지 남는다.
이 최소화에 따라, 추정 모듈(130)은 루프의 실제 전송 함수 및 루프의 모델 전송 함수에 따라 전송선 특성의 추정치를 출력한다.
도 4는 루프를 특성화하기 위한 바람직한 방법을 개략한다. 구체적으로, 제어는 단계 (S100)에서 시작하여 단계(S110)으로 진행한다. 단계 (S110)에서, 소스의 전류 및 전압을 나타내는 방정식은 로드의 전류 및 전압과 관련하여 결정된다. 다음, 단계(S120)에서는, 루프의 전압 전송 함수가 얻어진다. 그 다음 단계(S130)에서, 루프의 실제 전송함수가 측정된다. 그 다음 제어는 단계(S140)으로 진행한다.
단계(S140)에서, 모델 파라미터는 최소화를 해결하기 위해 미분 전개 알고리즘에 관련하여 이용한다. 특히, 단계(S150)에서 K의 초기 벡터는, 예를 들면, 선정된 간격으로부터 파라미터의 불규칙한 생성에 따라 선택된다. 다음, 단계 (S160)에서, 한번의 반복 동안 K의 벡터 각각은 변이 방정식에 따라 결정되는 실행 벡터에 대해 요구된다. 그 다음, 단계 (S170)에서는, 최소치의 선택이 수행된다.
구체적으로, 단계 (S180)에서는, 목표 벡터가 선택된다. 다음, 단계 (S190)에서는, 두개의 모집단 멤버(population member)가 선택된다. 다음, 단계 (S200)에서는, 가중 차이 벡터(weighted difference)가 구축된다. 그 다음 제어는 단계 (S210)으로 진행한다. 단계 (S210)에서, 두개의 모집단 벡터의 가중 차이는 불규칙한 세번째 파라미터 벡터에 더해진다. 다음, 단계 (S220)에서, 목표 파라미터 벡터는 새로운 실행 벡터와 비교되며, 새로운 실행 벡터 더 작아지면, 단계 (S220)에서 다음 생성까지 남게되어 모집단 목적지내에 저장된다. 다음 제어는 단계 (S230)으로 진행한다.
단계 (S230)에서는, 루프 특성의 추정치가 출력된다. 그 다음 제어는 단계 (S240)로 진행하고 여기서 제어 순서는 끝난다.
도면들에 도시된 바와 같이, 루프 길이 및 브리지형 탭 길이 추정 시스템은 단일 프로그램 범용 컴퓨터 또는 분리형 프로그램 범용 컴퓨터 중 하나로 구현될 수 있다. 그러나, 루프 길이 및 브리지형 탭 길이 추정 시스템은 또한 특정 목적 컴퓨터, 프로그램화된 마이크로 프로세서 또는 마이크로 콘트롤러 및 주변 집적 회로 요소, ASIC또는 다른 집적 회로, 디지탈 신호 프로세서, 하드 유선 전기 또는 이산 엘리먼트 회로와 같은 로직 회로, PLD, PLA,FPGA,PAL, 모뎀 등과 같은 프로그래머블 로직 디바이스 상에서 구현될 수 있다. 일반적으로, 본 명세서에 도시된 흐름도를 교대로 구현할 수 있는 유한 상태 장치(finite state machine)를 구현할 수 있는 어떠한 장치는 본 발명에 따라 루프 길이 및 브리지형 탭 길이 추정 시스템에 사용될 수 있다.
더욱이, 개시된 방법은 다양한 컴퓨터 또는 워크스테이션 하드웨어 플랫포옴상에서 이용될 수 있는 포터블(portable) 소스 코드를 제공하는 객체 또는 객체-지향 소프트웨어개발 환경을 이용하여 소프트웨어로 구현될 수 있다. 대안적으로, 개시된 루프 길이 및 브리지형 탭 길이 추정 시스템은 표준 로직 회로 또는 VLSI설계를 이용하여 부분적으로 또는 전체적으로 하드웨어로 구현될 수 있다. 본 발명에 따라, 시스템을 구현하기 위해 이용되는 소프트웨어 또는 하드 웨어는 시스템의 속도 및/또는 효율적인 조건, 특정 함수, 및 특정 소프트웨어 또는 하드웨어 시스템 또는 이용되는 마이크로프로세서 또는 마이크로컴퓨터 시스템에 따라 달라진다. 그러나, 본 명세서에서 개시된 루프 길이 및 브리지형 탭길이 추정 시스템 및 방법은 이미 알려졌거나 향후 개발될 시스템 및 구조물을 이용하는 하드웨어 및/또는 소프트웨어, 디바이스 및/또는 소프프웨어로 본 명세서에서 제공된 기능적인 설명의 응용가능한 분야 및 컴퓨터 분야의 일반적인 지식으로부터 당업자에 의해 쉽게 실행될 수 있다.
게다가, 개시된 방법은 프로그램화된 범용 컴퓨터, 특정 목적 컴퓨터, 마이크로프로세서상에서 실행되는 소프트웨어로 쉽게 구현될 것이다. 예를 들면, 본 발명의 방법 및 시스템은 Java또는 CGI 스크립트와 같은 개인용 컴퓨터상에 내장되는 프로그램, 서버 또는 그래픽 워크스테이션상에 존재하는 리소스, 전용 루프 길이 및 브리지형 탭 길이 추정 시스템에서 내장되는 루틴, 모뎀, 전용 루프 길이 및/또는 브리지형 탭 길이 추정시스템 등으로 구현될 수 있다. 또한 루프 길이 및 브리지형 탭길이 추정 시스템은
본 시스템 및 방법을 전용 루프 길이 및 브리지형 탭 길이 추정 시스템 또는 모뎀의 하드웨어 시스템 및 소프트웨어 시스템과 같은 소프트웨어 및/또는 하드웨어 시스템에 물리적으로 통합함으로써 구현될 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따라, 루프 길이 및 브리지형 탭 길이 추정에 대한 시스템 및 방법이 제공된다. 본 발명은 다수의 실시예에 관하여 설명하고 있는데, 그것은 응용가능한 분야에서 당업자에 의해 다양한 형태, 수정 및 변경이 적용될 수 있다는 증거이다. 따라서, 그것은 본 발명의 정신 및 범주내에서의 모든 변경, 수정 및 등가물과 변형물을 포함한다.

Claims (20)

  1. 루프 길이 및 브리지형 탭 길이 추정 시스템에 있어서,
    전송선에 대한 전송 함수 응답을 측정하는 전송 함수 측정 모듈(transfer function measurement module)과,
    상기 전송선에 대한 전송 함수의 모델을 결정하는 모델링 디바이스(modeling device) , 및
    상기 전송함수의 모델과 상기 측정된 전송함수의 미분 전개 비교에 따라 루프 길이 및 적어도 하나의 브리지형 탭 길이를 추정하는 최소화 모듈(minimization module)
    을 포함하는 추정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전송 함수의 모델은 로드에서의 제2 전류 및 제2 전압에 의하여 소스에서의 제1 전류 및 제1 전압을 나타내는 방정식에 따르는 추정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 루프의 측정된 전송함수는 초기화동안 얻어지는 추정 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비교는 초기화, 변이(mutation) 및 선택 단계에 따르는 추정 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 루프 길이 및 상기 브리지형 탭 길이 추정은 다중반송파 변조 전송선에 대한 것인 추정 시스템.
  6. 루프 길이 및 브리지형 탭 길이 추정에 대한 방법에 있어서,
    전송선에 대한 전송 함수 응답을 측정하는 단계와,
    상기 전송선에 대한 전송 함수의 모델을 결정하는 단계, 및
    상기 전송 함수의 모델과 상기 측정된 전송함수의 미분 전개 비교에 따라 루프 길이 및 적어도 하나의 브리지형 탭 길이를 추정하는 단계
    를 포함하는 추정 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 전송함수의 모델은 로드에서의 제2 전류 및 제2 전압에 의하여 소스에서의 제1 전류 및 제1 전압을 나타내는 방정식에 따르는 추정 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 루프의 측정된 전송 함수는 초기화동안 얻어지는 추정 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 비교는 초기화, 변이 및 선택 단계에 따르는 추정 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 루프 길이 및 상기 브리지형 탭 길이 추정은 다중 반송파 변조 전송선에 대한 것인 추정 방법.
  11. 루프 길이 및 브리지형 탭 길이 추정을 위한 시스템에 있어서,
    전송선에 대한 전송 함수 응답을 측정하기 위한 수단과,
    상기 전송선에 대한 전송 함수의 모델을 결정하기 위한 수단, 및
    상기 전송 함수의 모델 및 상기 측정된 전송 함수의 미분 전개 비교에 따라 루프 길이 및 적어도 하나의 브리지형 탭 길이를 추정하기 위한 수단
    을 포함하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전송 함수의 모델은 로드에서의 제2 전류 및 제2 전압에 의하여 소스에서의 제1 전류 및 제1 전압을 나타내는 방정식에 따르는 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 루프의 측정된 전송 함수는 초기화동안 얻어지는 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 비교는 초기화, 변이 및 선택 단계에 따르는 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 루프 길이 및 상기 브리지형 탭 길이 추정은 다중 반송파 변조 전송선에 대한 것인 시스템.
  16. 루프 길이 및 브리지형 탭 길이를 추정하는 정보를 포함하는 정보 저장 매체에 있어서,
    전송선에 대한 전송 함수 응답을 측정하는 정보와,
    상기 전송선에 대한 전송 함수의 모델을 결정하는 정보, 및
    상기 전송 함수의 모델 및 상기 측정된 전송 함수의 미분 전개 비교에 따라 루프 길이 및 적어도 하나의 브리지형 탭 길이를 추정하는 정보
    을 포함하는 정보 저장 매체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 전송 함수의 모델은 로드에서의 제2 전류 및 제2 전압에 의하여 소스에서의 제1 전류 및 제1 전압을 나타내는 방정식에 따르는 정보 저장 매체.
  18. 제16항에 있어서, 상기 루프의 측정된 전송 함수는 초기화동안 얻어지는 정보 저장 매체.
  19. 제16항에 있어서, 상기 비교는 초기화, 변이 및 선택 단계에 따르는 추정 시스템.
  20. 제16항에 있어서, 상기 루프 길이 및 상기 브리지형 탭 길이 추정은 다중 반송파 변조 전송선에 대한 것인 정보 저장 매체.
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