CN100442724C - 多用户通讯线路串扰测试方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多用户通讯线路串扰测试方法及设备。本发明的核心是通过对每条线路上的发送端预定的加载正交扩频码，之后，在接收端根据接收到的信号矢量进行xDSL线路进行串扰测试，从而有效识别出串扰源、串扰幅度及相位等。本发明可以在不影响其他线路传输性能的情况下，实时的对线路间串扰值实施测量。而且，测量结果能反映出有多少条线路对被测线路产生明显影响以及产生影响的程度。为动态频谱管理及DSLAM系统性能优化提供基础数据。

Description

多用户通讯线路串扰测试方法及设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种多用户通讯线路串扰测试方法及设备。

背景技术

ADSL(非对称数字用户线)技术经过多年的发展，相应的技术不断地更新换代，并已经从第一代的ADSL发展到现在的第二代的ADSL2、ADSL2+以及更新的VDSL2，而且，各技术使用的频带逐渐增加，相应的带宽也在逐渐增加。其中，ADSL和ADSL2下行使用1.1MHz以下的频谱能够提供最大8Mbps的下行速率，ADSL2+则将下行带宽扩展到2.2MHz，能够提供最大24Mbps的下行速率，而VDSL2的下行带宽甚至可以使用高达30MHz的频谱，其能够提供最高上下行对称100Mbps的速率。

但是，随着xDSL技术使用的频带的提高，串扰(crosstalk)尤其是高频段的串扰问题表现得日益突出。所述的串扰包括近端串扰和远端串扰，如图1和图2所示，其中，近端串扰(NEXT)对系统的性能不会产生太大的危害，但是所述的远端串扰(FEXT)却会严重影响线路的传输性能。

比如，当一捆电缆内有多路用户都要求开通xDSL业务时，则可能会因为远端串扰的存在使得一些线路传输速率降低、传输性能不稳定、甚至不能开通XDSL业务等，最终导致DSLAM(数字用户线接入复用器)的出线率比较低。

针对串扰问题，目前在简单的情况下、一些运营商采用了制定自己的频谱应用管理规范的方式，来避免各种位置设备之间串扰的互相干扰问题。比较先进的技术有：多用户检测技术、最大似然度多用户检测、干扰抵消多用户检测等技术。

上述各串扰信息的检测方法具有实现复杂、计算量大的缺点。而且，还不能提供多线路间串扰的定量测试，而只是从串扰的某些统计特性来优化DSL线路或是系统的性能，使得优化程度受限。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种多用户通讯线路串扰测试方法，以使得多线路间串扰可以实现定量测试，从而便于对DSL线路或系统性能的优化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种多用户通讯线路串扰测试方法，包括：

A、为多用户通讯线路的每条测试线路配置对应的正交码；

B、发送端在所述测试线路中加载所述测试线路对应的正交码并发送；

C、接收端根据在多用户通讯线路的被测线路上所接收到的实际信号矢量获得串扰矢量信息；

D、根据所述的串扰矢量信息计算所述测试线路对所述被测线路的串扰量化值。

所述的步骤A包括：

A1、对多用户通讯线路的每条线路进行标号；

A2、为所述每条线路建立相应的标号与一组正交码的对应关系，并保存于对应关系表中。

所述的步骤B包括：

在所述测试线路内某个频带tone或多个tone的符号symbol连续装载所述测试线路对应的正交码的一个或多个比特。

所述的步骤C包括：

C1、在多用户通讯线路的被测线路的接收端，对所述被测线路相应的tone或线路接收信号进行快速傅氏变换FFT计算，得到包含串扰信息的接收信号矢量；

C2、计算所述接收信号矢量与期望接收的实际信号矢量之间的差值，并作为相应的tone或线路的串扰矢量信息。

所述的步骤D包括：

D1、分别采用所述测试线路对应的正交码和相应的tone或线路的串扰矢量信息，按照公式

进行运算处理获得运算处理结果，其中，L为正交码的码长，b_i为测试线路对应的正交码的第i比特，Δ(a+jb)为所述串扰矢量信息；

D2、根据所述相关运算处理结果获得所述测试线路对所述被测线路或所述被测线路中tone的串扰量化值。

所述的步骤D2具体包括：

D21、计算所述相关运算处理结果的模值，并判断所述的模值是否超过预先设定的门限值，如果超过，则执行步骤D22，否则，确定所述测试线路不对所述被测线路产生串扰；

D22、将所述的模值作为所述测试线路对所述被测线路的串扰量化值。

当需要对线路中的多个tone进行串扰测试时，所述的步骤D2还包括：

D23、按照步骤D1确定所述被测线路中下一个tone对应的相关运算处理结果，直到所述被测线路中的各个tone的运算处理结果均处理完成。

所述的方法还包括：

根据所述的基于串扰矢量信息的运算处理结果获得串扰信号在所述被测线路上的相角，并根据所述被测线路的初始相角计算确定串扰的相位特性。

本发明还提供了一种多用户通讯线路串扰测试用发送端设备，包括：

加载信号配置模块：保存配置的线路标识与正交码的对应关系，并用于提供给测试信号加载模块测试线路对应的正交码；

测试信号加载模块：根据加载信号配置模块提供的测试线路对应的正交码进行测试信号加载处理，并发送。

本发明还提供了一种多用户通讯线路串扰测试用接收端设备，包括：

信号接收处理模块：用于在多用户通讯线路的被测线路上接收发送端设备发来的信号，并进行快速傅氏变换FFT计算，得到接收信号矢量；其中，发送端设备在每条测试线路上发送加载了正交码的信号，所述测试线路和正交码对应；

串扰矢量计算模块：用于根据接收信号矢量，以及本端设备的期望接收的信号矢量计算串扰矢量信息；

串扰量化值计算模块：根据所述的串扰矢量信息计算确定所述测试线路对所述被测线路的串扰量化值。

所述的串扰量化值计算模块具体包括：

解扩处理模块：用于对所述串扰矢量信息按照公式

进行运算处理获得运算处理结果，其中，L为正交码的码长，b_i为测试线路对应的正交码的第i比特，Δ(a+jb)为所述串扰矢量信息；

求模值、相位模块：用于对所述的相关运算处理结果进行运算获得相应模值和相位；

判决模块：根据所述的模值及预先设定的门限值判断是否存在串扰，并确定相应的串扰量化值。

本发明提供了一种多用户通讯线路串扰测试系统，包括发送端设备和接收端设备，

所述发送端设备在至少一条测试线路上发送加载了所述测试线路对应的正交码的测试用信号；

所述接收端设备在被测线路上接收信号，并根据接收的信号进行计算处理获得串扰量化值，其中，所述接收端在被测试线路上接收的信号包含所述测试用信号产生的串扰信息。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，利用本发明能够检测串扰源并定量测试串扰值。而且，本发明是在不影响线路传输性能的情况下，对DSL设备的多条线路中串扰进行实时的测试。由于本发明在实现过程中不影响线路传输性能，因此，不会给正在运行的线路及设备产生任何干扰。

本发明提供的测量的结果可以反映出有多少条线路对被测线路产生明显影响以及产生影响的程度，从而能够给动态频谱管理提供了强有力的数据。

因此，本发明的实现使得各个线路能提供更高、更稳定的传输速率，并能提高系统的整体性能，以及DSLAM设备的出线率。

附图说明

图1为近端串扰的示意图；

图2为远端串扰的示意图；

图3为多对通讯线路传输的串扰模型示意图；

图4为本发明所述的方法流程图；

图5为线路标号与正交码对应示意图；

图6为扩频码字装载示意图；

图7为在同一个symbol内的扩频码字装载示意图；

图8为调制及接收矢量示意图；

图9为串扰测试方法信号流程示意图；

图10为对单条线路的串扰测量结果示意图；

图11为多线路对一条线路的串扰测量结果示意图；

图12为本发明所述的系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明主要的目的是检测串扰源并定量测试串扰值。只有DSL设备能对串扰进行实时的测试，才有可能做出实时的反应来规避多用户DSL线间的串扰，并给DSLAM设备的系统级优化提供串扰方面的数据。

在实际应用中，XDSL用户线路能对同一捆电缆内的XDSL用户线路产生串扰，同时，也会受到其他XDSL用户线路产生的串扰。本发明所述的方法的核心是使用码分方法检测XDSL多线对之间的相互干扰(即串扰)，并可以准确定位串扰源及串扰的量化值。

为对本发明有进一步理解，下面将结合附图对本发明所述的方法进行详细的说明。

如图3所示，定义φi，j(n)为j线路对i线路在n tone上产生的串扰。第i线路第n个tone受到的总串扰能量为

其中φi，j(n)＝0(i＝j)，M为线路的数目。

通常情况下，总串扰能量可以在线路初始化时的静默期作一个粗略测量。每个tone中总串扰能量数据可以用来对线路性能做评估，但其不能用来作为整体线路优化的依据，而需要采用整个系统中各个线路间的两两串扰的情况对线路进行优化处理。为此，需要掌握整个系统各个线路间的两两串扰的情况，即整个系统中各个线路的串扰φi，j(n)，i＝1...M，j＝1...M。

当同一时间内，其他的所有线路都对某一个线路产生干扰。如图3所示，1、2、3...j路均对第i路产生串扰。在第i路中如何把同一时间内产生的干扰区分开并确定是哪一个线路产生是本发明需要解决的问题。

本发明是采用标码的方法确定整个系统中各个线路间的两两串扰的情况。这样，就可以把总的串扰信号分解成各个线路串扰之和，即可以确定每一条线路对第i路线路的串扰。

本发明所述的方法的具体实现方式如图4所示，包括以下步骤：

步骤41：对整个线路端口按照一定的规则或顺序进行标号；

比如，对线路进行编码为1、2、3...i、j等，当然，也可以采用其他方式标识各个线路，只要能够区分出不同端口的线路即可，以便于后续过程可以根据线路标号区别求解各个线路的串扰量；

步骤42：用一组码字长度为L正交扩频码与第一步的标号做一一对应而产生一个表，其对应关系如表1所示：

表1：线路与正交扩频码对应表

线路号	1	2	3	...	n
						正交码	正交码b<sub>1</sub>	正交码b<sub>2</sub>	正交码b<sub>3</sub>	...	正交码b<sub>n</sub>

之后，便可以在各个由不同线路号标识的测试信道(即线路)中利用其对应的正交扩频码进行串扰测量；

步骤43：在图5所示的测试信道中某个tone内按每个symbol(符号)装载正交码的一个比特，装载过程如图6所示，连续装载L个symbol，所述的L为正交扩频码字的长度；

或者，也可以在每个symbol装载正交扩频码的k个比特，连续装载L/k个symbol，为保证该方法的实现需要尽量保证L/k是一个整数；

例如，当需要对图5中的1号线路进行串扰测试时，则在该1号线路中实现该步骤，进行正交扩频码的装载处理；

在1号线路中装载的正交扩频码为表1中1号线路对应的正交码b1；

另外，如图7所示，在该步骤中也可以是将正交扩频码字按bit加载到一个symbol(符号)的各个tone中，之后，在接收端同样在一个symbol中作解扩运算，这样得到的运算结果可以反映出线路是否出现串扰及整个线路串扰程度，但是不能具体地反应出每个tone中的串扰及串扰程度。这一实现方式具有实施比较简单，且耗时较短的特点，因此，其在定性分析的时候能发挥比较大的作用。

步骤44：在被测信道的CPE端经FFT(快速傅氏变换算法)后得到包含串扰信息的接收信号矢量，并进一步确定相应的串扰矢量；

由于各个线路对被测信道产生串扰以及噪声的影响，使被测信道自身的发送矢量Y发生了拉伸和旋转而成为X，所述的被测信道可以为如图3中所示的2、3...i、j号线路中的任一线路；

如图8所示，串扰矢量Δ(a+jb)是所述的信号矢量X与Y的差值，其中，包含了其他线路对被测线路的串扰信息；

在该步骤中首先是在接收端计算获得接收信号矢量，之后，根据接收信号矢量及期望接收的信号矢量计算确定所述的串扰矢量。

步骤45：对得到的串扰矢量Δ(a+jb)根据线路与步骤42中所述的正交扩频码对应表分别与各个信道的正交码进行解扩运算；

具体的针对串扰矢量进行解扩运算的处理过程如图9所示，相应的相关运算采用的公式为：

其中，L为正交码的码长，b_i为表1中所示的正交码，即正交码。

步骤46：对所述的解扩结果(复数)进行求模值运算；

步骤47：判断所述的模值是否大于预先设置的门限值，如果是，则执行步骤48，否则，执行步骤49；

步骤48：确定相应通道对被测通道产生了串扰，并将所述的模值作为具体的串扰量的相对大小，并执行步骤49；

也就是说，首先根据解扩结果确定相应通道是否产生串扰，之后，再利用模值的大小和参加运算的正交扩频码线路号来确定相应通道对被测通道产生了串扰的量化信息；

例如，步骤45的解扩结果是使用2号线路的正交码b2运算得到，且所述的结果值超过了预先设置的门限值，那么可以判断确定2号线路对被测线路在步骤43所加载的tone上产生了串扰，而且，相应的串扰的相对大小即为所述的基于解扩结果求取的模值。

本发明所述的方法中，还可以利用步骤45所述的解扩结果求出串扰的相位特性。例如，先假设步骤45的结果为α+jβ，利用公式φ₁＝arctag(β/α)得到串扰信号在被测线路上的相角。测试线路(信道)中信号的初始相角φ₀为已知，那么串扰的相位改变量为φ₁-φ₀，即相位特性。

步骤49：判断是否所有tone已全部被量化处理完成，如果没有完成，则重新执行步骤43，如果全部完成，则结束串扰检测过程。

需要说明的是：如图10所示，在以上的步骤中当执行步骤43的时候，还可以在每个tone中同时发送正交扩频码，这样可以一次性的得到每一个tone的串扰及串扰的量化信息。

本发明中，可以对多通讯线路中的任一通讯线路进行串扰测试，例如，3个通讯线路同时对某一个通讯线路产生串扰的情形得到的测试如图11所示，在图11中，三条曲线分别记录了三条通讯线路对被测试通讯线路的串扰测量结果信息。

本发明还提供了一种用于进行多用户通讯线路串扰测试的系统，所述的系统如图12所示，具体包括：发送端设备和接收端设备，所述发送端设备发送测试用信号，接收端设备接收所述测试用信号，并进行计算处理获得串扰量化值。下面将对两设备具体结构进行说明：

(1)所述的多用户通讯线路串扰测试用发送端设备，包括：

加载信号配置模块：保存配置的线路标识与正交扩频码的对应关系，即表1所示的信息，并根据需要提供给测试信号加载模块其需要加载的信号；

测试信号加载模块：根据加载信号配置模块提供的测试线路对应的正交扩频码进行测试信号加载处理，并发送给接收端设备，具体的加载处理方式可以根据需要确定，详细的加载方式前面已经描述，此处不再详述。

(2)所述的多用户通讯线路串扰测试用接收端设备，包括：

信号接收处理模块：用于接收发送端设备发来的正交扩频码信号，并进行FFT计算后得到接收信号矢量；

串扰矢量计算模块：用于根据接收信号矢量，以及本端设备已知的期望接收的实际信号矢量计算串扰矢量信息，即接收信号矢量与期望接收的实际信号矢量间的差值为串扰矢量信息；

串扰量化值计算模块：根据所述的串扰矢量计算确定相应的线路对被测线路的串扰量化值，且所述的串扰量化值计算模块具体包括：

解扩处理模块：用于对所述串扰矢量进行解扩处理获得解扩处理结果，具体的解扩处理方式参见图9所示，前面已经详细描述，此处不再细述；

求模值、相位模块：用于对所述的解扩处理结果进行求模运算，以获得相应的模值和相位，当存在串扰时该模值即为串扰量化值；

判决模块：根据所述模值及预先设定的门限值判断是否存在串扰，并确定输出相应的串扰量化值，例如，当超过预先设定的门限值时，则确认存在串扰，将所述的模值作为串扰量化值，当未超过预先设定的门限值时，则确认不存在串扰。

综上所述，利用本发明能够检测串扰源并定量测试串扰值。同时，由于本发明的实现不影响线路传输性能，因而也就不会给正在运行的线路及设备产生任何干扰。而且，本发明提供的测量的结果可以反映出有多少条线路对被测线路产生明显影响以及产生影响的程度，从而能够给动态频谱管理提供了强有力的数据。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1、一种多用户通讯线路串扰测试方法，其特征在于，包括：

A、为多用户通讯线路的每条测试线路配置对应的正交码；

B、发送端在所述测试线路中加载所述测试线路对应的正交码并发送；

C、接收端根据在多用户通讯线路的被测线路上所接收到的实际信号矢量获得串扰矢量信息；

D、根据所述的串扰矢量信息计算所述测试线路对所述被测线路的串扰量化值。

2、根据权利要求1所述的多用户通讯线路串扰测试方法，其特征在于，所述的步骤A包括：

A1、对多用户通讯线路的每条线路进行标号；

A2、为所述每条线路建立相应的标号与一组正交码的对应关系，并保存于对应关系表中。

3、根据权利要求1所述的多用户通讯线路串扰测试方法，其特征在于，所述的步骤B包括：

在所述测试线路内某个频带tone或多个tone的符号symbol连续装载所述测试线路对应的正交码的一个或多个比特。

4、根据权利要求1、2或3所述的多用户通讯线路串扰测试方法，其特征在于，所述的步骤C包括：

C1、在多用户通讯线路的被测线路的接收端，对所述被测线路相应的tone或线路接收信号进行快速傅氏变换FFT计算，得到包含串扰信息的接收信号矢量；

C2、计算所述接收信号矢量与期望接收的实际信号矢量之间的差值，并作为相应的tone或线路的串扰矢量信息。

5、根据权利要求1、2或3所述的多用户通讯线路串扰测试方法，其特征在于，所述的步骤D包括：

D1、分别采用所述测试线路对应的正交码和相应的tone或线路的串扰矢量信息，按照公式

进行运算处理获得运算处理结果，其中，L为正交码的码长，b_i为测试线路对应的正交码的第i比特，Δ(a+jb)为所述串扰矢量信息；

D2、根据所述运算处理结果获得所述测试线路对所述被测线路或所述被测线路中tone的串扰量化值。

6、根据权利要求5所述的多用户通讯线路串扰测试方法，其特征在于，所述的步骤D2具体包括：

D21、计算所述运算处理结果的模值，并判断所述的模值是否超过预先设定的门限值，如果超过，则执行步骤D22，否则，确定所述测试线路不对所述被测线路产生串扰；

D22、将所述的模值作为所述测试线路对所述被测线路的串扰量化值。

7、根据权利要求6所述的多用户通讯线路串扰测试方法，其特征在于，当需要对线路中的多个tone进行串扰测试时，所述的步骤D2还包括：

D23、按照步骤D1确定所述被测线路中下一个tone对应的运算处理结果，直到所述被测线路中的各个tone的运算处理结果均处理完成。

8、根据权利要求5所述的多用户通讯线路串扰测试方法，其特征在于，所述的方法还包括：

根据所述的基于串扰矢量信息的运算处理结果获得串扰信号在所述被测线路上的相角，并根据所述被测线路的初始相角计算确定串扰的相位特性。

9、一种多用户通讯线路串扰测试用发送端设备，其特征在于，包括：

加载信号配置模块：保存配置的线路标识与正交码的对应关系，并用于给测试信号加载模块提供测试线路对应的正交码；

测试信号加载模块：根据加载信号配置模块提供的测试线路对应的正交码进行测试信号加载处理，并发送。

10、一种多用户通讯线路串扰测试用接收端设备，其特征在于，包括：

信号接收处理模块：用于在多用户通讯线路的被测线路上接收发送端设备发来的信号，并进行快速傅氏变换FFT计算，得到接收信号矢量；其中，发送端设备在至少一条测试线路上发送加载了正交码的信号，所述测试线路和正交码对应；

串扰矢量计算模块：用于根据接收信号矢量，以及本端设备的期望接收的信号矢量计算串扰矢量信息；

串扰量化值计算模块：根据所述的串扰矢量信息计算所述测试线路对所述被测线路的串扰量化值。

11、根据权利要求10所述的多用户通讯线路串扰测试用接收端设备，其特征在于，所述的串扰量化值计算模块具体包括：

解扩处理模块：用于对所述串扰矢量信息按照公式

进行运算处理获得运算处理结果，其中，L为正交码的码长，b_i为测试线路对应的正交码的第i比特，Δ(a+jb)为所述串扰矢量信息；

求模值、相位模块：用于对所述的运算处理结果进行运算获得相应模值和相位；

判决模块：根据所述的模值及预先设定的门限值判断是否存在串扰，并确定相应的串扰量化值。

12、一种多用户通讯线路串扰测试系统，其特征在于，包括发送端设备和接收端设备，

所述发送端设备在至少一条测试线路上发送加载了所述测试线路对应的正交码的测试用信号；

所述接收端设备在被测线路上接收信号，并根据接收的信号进行计算处理获得串扰量化值，其中，所述接收端设备在被测线路上接收的信号包含所述测试用信号产生的串扰信息。

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