СПОСОБ, УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ПОМЕХИ НА МНОГОАБОНЕНТСКИХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ
METHOD, DEVICE AND SYSTEM FOR TESTS FOR CROSSTALK IN MULTIUSER COMMUNICATION LINES

Область техники, относящаяся к изобретению
Настоящее изобретение относится к технике сетевой связи и, в частности, к технике проведения испытаний на перекрестные (переходные) помехи на многоабонентских линиях связи.
Уровень техники
Технология ассиметричной цифровой абонентской линии (ADSL) за годы своего развития прошла путь от ADSL первого поколения, ADSL2 и ADSL2+второго поколения до сверхвысокоскоростной цифровой абонентской линии (VDSL2). С ростом частотного диапазона возрастает также полоса пропускания ADSL и ADSL2, у которых спектр нисходящей линии связи менее 1,1 МГц, обеспечивают скорость передачи данных по нисходящей линии связи до 8 Мбит/с. ADSL2+ расширяет полосу пропускания до 2,2 МГц и обеспечивает максимальную скорость передачи данных по нисходящей линии связи 24 Мбит/с.VDSL2 использует спектр до 30 МГц на нисходящей линии связи и обеспечивает симметричную скорость передачи данных по восходящей и нисходящей линиям связи 100 Мбит/с.
Однако по мере роста частного диапазона, используемого в технологии xDSL, отрицательным фактором становятся переходные помехи, особенно в высокочастотном диапазоне. Существуют переходные помехи на ближнем конце (NEXT) и переходные помехи на дальнем конце (FEXT), как показано на фиг.1 и фиг.2. NEXT не оказывает значительного отрицательного влияния на работу системы, тогда как FEXT серьезно влияет на передачу по линии связи.
Например, когда для множества абонентов активируются услуги xDSL в пучке кабелей, то из-за FEXT на некоторых линиях может наблюдаться низкая скорость передачи данных и нестабильность либо даже не удается активировать услугу xDSL, что ведет к низкой скорости активации мультиплексора доступа цифровой абонентской линии (DSLAM).
Некоторые операторы разработали собственные технические требования к управлению использованием спектра, чтобы не допустить переходных помех между устройствами в различных местах. Используемые в настоящее время технологии и способы решения проблемы переходных помех включают в себя технологию обнаружения множества абонентов, технологию обнаружения множества абонентов с наибольшим правдоподобием и технологию обнаружения множества абонентов с подавлением помех.
Однако существующие технологии сложны и требуют большого объема вычислений. Кроме того, эти технологии лишь оптимизируют работу линий DSL или системы на основе некоторых статистических характеристик переходных помех, вместо того чтобы обеспечивать количественные испытания на переходные помехи на множестве линий. В результате качество передачи по линиям DSL не может быть оптимизировано существенным образом.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение раскрывает способ, устройство и систему для испытания на переходные помехи на многоабонентских линиях связи, так чтобы можно было провести испытание на переходные помехи между множеством линий количественным образом для облегчения оптимизации работы линий DSL или работы системы.
Достижение этих целей обеспечивается следующим техническим решением.
Вариант осуществления изобретения обеспечивает способ испытания на переходные помехи на многоабонентских линиях связи. Способ включает в себя этапы, на которых:
на передающей стороне загружают в линии многоабонентских линий связи ортогональные коды расширенного спектра и посылают сигналы, загруженные ортогональными кодами расширенного спектра, причем ортогональные коды расширенного спектра соответствуют линиям; и
на принимающей стороне получают информацию о векторе переходных помех согласно вектору принятых сигналов и определяют количественное значение переходных помех со стороны определенной линии из этих линий.
Способ также включает в себя отображение ортогональных кодов расширенного спектра на каждую линию из числа многоабонентских линий связи и дополнительно содержит этапы, на которых:
помечают каждую линию, отображают метки на группу ортогональных кодов расширенного спектра и сохраняют отображение в таблице отображения.
Этап загрузки ортогональных кодов расширенного спектра в испытываемую линию дополнительно содержит этапы, на которых:
последовательно загружают ортогональные коды расширенного спектра, соответствующие линиям, в символы на тоне или множестве тонов линий, причем на каждой линии каждый символ загружается одним или несколькими битами ортогонального кода расширенного спектра, соответствующего этой линии.
Этап получения информации о векторе переходных помех на основе вектора фактически принятого сигнала содержит этапы, на которых:
на принимающей стороне испытываемой линии получают вектор принятых сигналов, содержащий информацию о переходных помехах со стороны принятых сигналов каждого тона или линии для испытываемой линии посредством быстрого преобразования Фурье (БПФ);
вычисляют разность между вектором принятых сигналов и ожидаемым вектором принятых сигналов и считают эту разность информацией о переходных помехах для тона или линии.
Этап определения количественного значения переходных помех со стороны определенной линии для испытываемой линии содержит этапы, на которых:
осуществляют сужение спектра информации о векторе переходных помех для тона или линии при помощи соответствующих ортогональных кодов расширенного спектра; и
получают количественное значение переходных помех для определенной линии на испытываемой линии или на тоне испытываемой линии в соответствии с результатом сужения спектра.
Результат сужения спектра
i
где L означает длину ортогональных кодов расширенного спектра, b - ортогональный код расширенного спектра, соответствующий линии i, а ∆(a+jb) - информацию о векторе переходных помех.
Этап получения количественного значения переходных помех от определенной линии для испытываемой линии или тона испытываемой линии содержит этапы, на которых:
выполняют операцию MOD на результате сужения спектра для получения количественного значения и определяют, превышает ли это значение заданный порог; если определяют, что значение превышает заданный порог, берут это значение в качестве количественного значения переходных помех со стороны определенной линии для испытываемой линии; в противном случае определяют отсутствие влияния переходных помех со стороны определенной линии на испытываемую линию.
В варианте осуществления изобретения в случае, когда испытание на переходные помехи проводится на множестве тонов линии, этап получения количественного значения переходных помех со стороны определенной линии для испытываемой линии или для тонов испытываемой линии содержит также этапы, на которых:
определяют результат расширения на следующем тоне испытываемой линии, вычисляют и определяют количественное значение переходных помех со стороны определенной линии на испытываемую линию до тех пор, пока не будут получены результаты сужения спектра для всех тонов испытываемой линии, и получают результаты испытания на переходные помехи.
Способ также содержит этапы, на которых:
получают фазовый угол сигналов переходных помех на испытываемой линии на основе результатов сужения спектра и определяют фазовые характеристики на основе начального фазового угла испытываемой линии.
Вариант осуществления изобретения также представляет собой передающее устройство для испытания на переходные помехи на многоабонентских линиях связи, содержащее:
модуль конфигурации сигналов загрузки, выполненный с возможностью сохранять соответствие между метками линий и ортогональными кодами расширенного спектра и обеспечивать модуль загрузки испытательных сигналов загружаемыми сигналами; и
модуль загрузки испытательных сигналов, выполненный с возможностью загружать испытательные сигналы на основе ортогональных кодов расширенного спектра, соответствующих испытуемым линиям, предоставленные модулем конфигурации сигналов загрузки, и посылать испытательные сигналы.
Вариант осуществления изобретения представляет собой также приемное устройство для испытания на переходные помехи в многоабонентских линиях связи, содержащее:
модуль приема и обработки сигналов, выполненный с возможностью принимать сигналы от передающего устройства и получать вектор принятых сигналов посредством БПФ;
модуль вычисления вектора переходных помех, выполненный с возможностью вычислять вектор переходных помех на основе вектора принятых сигналов и ожидаемого вектора принятых сигналов приемного устройства; и
модуль вычисления значения переходных помех, выполненный с возможностью вычислять количественное значение переходных помех со стороны определенной линии для испытываемой линии на основе вектора переходных помех.
Модуль вычисления значения переходных помех содержит:
модуль сужения спектра, выполненный с возможностью сужения спектра вектора переходных помех и получения результата сужения спектра;
модуль вычисления значения и фазы, выполненный с возможностью выполнять операцию MOD над результатом сужения спектра для получения количественного значения и фазы;
модуль вынесения решения, выполненный с возможностью выносить решение о наличии переходных помех на основе результата операции MOD и заданного порога и определять количественное значение переходных помех.
Вариант осуществления изобретения также представляет собой систему для испытания на переходные помехи в многоабонентских линиях связи, содержащую передающее устройство и приемное устройство, причем передающее устройство передает испытательные сигналы, а приемное устройство принимает испытательные сигналы и вычисляет количественное значение переходных помех.
В техническом решении, представленном в вариантах осуществления изобретения, может быть идентифицирован источник переходных помех и может быть вычислено значение переходных помех. Переходные помехи на множестве линий DSL могут быть испытаны в реальном времени без воздействия на качество передачи в линиях. Поэтому отсутствует какое-либо вмешательство в работающие линии и устройства.
Результаты испытания показывают, сколько линий оказывают значительное воздействие на испытываемую линию и отражают степень этого воздействия, что обеспечивает мощную основу для динамического управления спектром.
При помощи настоящего изобретения линии связи могут обеспечивать более высокую и стабильную скоростью передачи и общее качество работы системы и можно улучшить скорость активации DSLAM.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведена схематическая диаграмма NEXT.
На фиг.2 приведена схематическая диаграмма FEXT.
На фиг.3 приведена модель переходных помех при передаче по множеству линий связи;
На фиг.4 приведена последовательность реализации способа в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
На фиг.5 приведено отображение меток линий на ортогональные коды;
На фиг.6 приведена загрузка кодов расширенного спектра;
На фиг.7 приведена загрузка кодов расширенного спектра в символ;
На фиг.8 приведены модуляция и прием вектора;
На фиг.9 приведено прохождение сигналов в способе испытания на переходные помехи;
На фиг.10 приведен результат испытания на переходные помехи на одной линии;
На фиг.11 приведен результат испытания на переходные помехи на множестве линий; и
На фиг.12 приведена структура системы, реализованной в варианте осуществления изобретения.
Подробное описание изобретения
Основные цели настоящего изобретения заключаются в обнаружении источника переходных помех и количественном определении переходных помех. Если испытание на переходные помехи можно провести на устройствах DSL в реальном времени, устройства DSL могут отвечать на переходные помехи в реальном времени и тем самым не допускать переходных помех между многоабонентскими линиями DSL и предоставлять данные о переходных помехах для оптимизации работы устройств DSLAM.
На практике линии xDSL в одном и том же пучке кабелей могут создавать друг другу переходные помехи. Основная идея настоящего изобретения заключается в том, чтобы осуществить испытание на переходные помехи между множеством пар линий xDSL, а также идентификацию источника переходных помех и количественное определение переходных помех при помощи разделения кодов.
Способ, реализованный в варианте осуществления настоящего изобретения, подробно описан ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.
i,j
На фиг.3 φ(n) обозначает переходную помеху от линии j в отношении n-ого тона линии i. Суммарная энергия переходных помех в отношении n-го тона линии i равна
i,j
где φ(n)=0 (i=j), а M равно числу линий.
i,j
Обычно суммарную энергию переходных помех можно грубо измерить в период молчания во время инициализации линии. Суммарную энергию переходных помех можно использовать для оценки качества работы линии, но ее нельзя применить для оптимизации линий в целом, что требует определения переходных помех между каждыми двумя линиями в системе, то есть величины φ(n) для каждой линии в системе, где i и j изменяются от 1 до M.
Воздействие на определенную линию в виде переходных помех могут оказывать одновременно все остальные линии. Как показано на фиг.4, воздействие в виде переходных помех оказывают на линию i линии с 1 по j. Задача заключается в том, каким образом по отдельности идентифицировать переходные помехи от каждой линии и тем самым определить переходные помехи со стороны каждой линии в отношении линии i и каким образом идентифицировать конкретную линию, которая оказывает воздействие на линию i в виде переходных помех.
В варианте осуществления настоящего изобретения для определения переходных помех для каждых двух линий в системе используются метки. В этом случае сигналы переходных помех в целом можно вывести из суммы переходных помех от каждой линии и тем самым можно определить переходные помехи со стороны каждой линии в отношении линии i.
На фиг.4 приведена последовательность действий, реализующая способ, представленный вариантом осуществления изобретения.
Этап 41: Пометить интерфейсы линий в соответствии с определенной последовательностью или правилом, так чтобы можно было идентифицировать различные линии.
Например, пометить линии с 1 по i и j. Для нанесения меток на линии можно использовать также и другие способы. После того как линии помечены в целях идентификации, на последующих этапах можно вычислить переходные помехи от каждой линии по отдельности.
Этап 42: Отобразить метки на группу ортогональных кодов расширенного спектра для установления взаимно однозначного соответствия при длине ортогональных кодов расширенного спектра, равной L, и сохранить отображение в таблице отображения, как показано в таблице.
Отображение между метками и ортогональными кодами расширенного спектра
Метка линии
1
2
3
…
n
Ортогональный код
Ортогональный код b1
Ортогональныйкод b2
Ортогональныйкод b3
…
Ортогональныйкод bn
Испытание на переходные помехи может быть выполнено посредством загрузки соответствующих ортогональных кодов расширенного спектра в различные испытываемые каналы (то есть в испытываемые линии, идентифицируемые метками).
Этап 43: На фиг.6 приведена загрузка ортогональных кодов расширенного спектра на определенный тон испытательных каналов, изображенных на фиг.5. А именно на определенном тоне одного из испытательных каналов в каждый символ загружается один бит ортогонального кода расширенного спектра, соответствующий этому испытательному каналу, и битами ортогонального кода расширенного спектра загружается L последовательных символов, где L - длина ортогонального кода расширенного спектра.
Либо на определенном тоне одного из испытательных каналов в каждый символ загружаются k битов ортогонального кода расширенного спектра, соответствующего испытательному каналу, и битами ортогонального кода расширенного спектра загружаются L/k последовательных символов, где L/k означает число L, деленное на k. Чтобы способ можно было реализовать, число L/k должно быть целым.
Например, для определения переходных помех со стороны линии 1 на фиг.5 этот этап загрузки ортогонального кода расширенного спектра реализуется на линии 1.
Код, загруженный в линию 1, является ортогональным кодом b1, соответствующим линии 1 в таблице.
Как показано на фиг.7, биты слова кода расширенного спектра загружаются в символ на соответствующем тоне и на принимающей стороне осуществляется сужение спектра символа. Результат сужения спектра может отразить наличие влияния переходных помех и степень переходных помех на тестируемой линии, но не может отразить наличие влияния на определенный тон и степень переходных помех на определенном тоне на принимающей стороне. Этот способ прост и экономит время, играя тем самым важную роль в количественном анализе.
Этап 44: Получить вектор принятых сигналов, содержащий информацию о переходных помехах, посредством БПФ и определить вектор переходных помех в абонентском оконечном оборудовании, соединенном с испытываемым каналом.
Под действием переходных помех и шумов со стороны других линий вектор передачи Y испытываемого канала удлиняется и поворачивается, превращаясь в вектор X. Испытываемый канал может быть любой линией от линии 2 до линии i и линии j.
Как показано на фиг.8, вектор переходных помех ∆(a+jb), который включает в себя переходные помехи со стороны других линий в отношении испытываемой линии, представляет собой разность между сигналами векторов X и Y.
Вычислить на принимающей стороне вектор принятых сигналов и определить вектор переходных помех в соответствии с вектором принятых сигналов и ожидаемым вектором принятых сигналов.
Этап 45: Осуществить сужение спектра вектора переходных помех ∆(a+jb) с ортогональными кодами, соответствующими каждой линии согласно таблице отображения, полученной на этапе 42.
Сужение спектра вектора переходных помех показано на фиг.9. При этом используется следующая формула:
i
где L означает длину ортогональных кодов расширенного спектра, а b - ортогональный код расширенного спектра в таблице, то есть ортогональный код.
Этап 46: Выполнить операцию MOD над результатом сужения спектра (комплексное число).
Этап 47: Определить, превышает ли результат операции MOD заданный порог. Если превышает, выполнить этап 48; в противном случае выполнить этап 49.
Этап 48: Определить, что определенный испытательный канал оказывает воздействие в виде переходных помех на данный испытываемый канал, принять результат операции MOD в качестве относительного количественного значения переходных помех и выполнить этап 49.
То есть определить в соответствии с результатом сужения спектра, оказывает ли определенный испытательный канал воздействие в виде переходных помех, и определить в результате вычислений количественное значение переходных помех со стороны этого определенного испытательного канала на испытываемый канал в соответствии с результатом операции MOD и меткой линии, соответствующей ортогональному коду расширенного спектра.
Например, если результат сужения спектра на этапе 45 получен на основе ортогонального кода b2 линии 2 и этот результат превышает заданный порог, то линия 2 оказывает воздействие в виде переходных помех на испытываемую линию, причем переходные помехи имеют место на тоне, загруженном на этапе 43, а результат операции МОД, вычисленный на основе результата сужения спектра, может быть принят в качестве относительного количественного значения переходных помех.
1
0
1
0
В способе, представленном в варианте осуществления изобретения, результат сужения спектра на этапе 45 можно также использовать для вычисления фазовой характеристики переходных помех. Например, если результат на этапе 45 равен α+jβ, то фазовый угол сигналов переходных помех на испытываемой линии можно определить по формуле φ=arctag(β/α). Начальный фазовый угол испытываемой линии (или испытываемого канала) φ известен и поэтому изменение фазы переходных помех равно φ-φ, то есть является фазовой характеристикой.
Этап 49: Определить, на всех ли тонах линии определено количественное значение переходных помех. Если не на всех, то выполнить этап 43; в противном случае завершить испытание получением количественного значения переходных помех и фазовой характеристики.
Следует заметить, что, как показано на фиг.10, переходные помехи на всех тонах и их количественные значения можно получить одновременно посредством одновременной передачи на этапе 43 ортогональных кодов расширенного спектра на каждом тоне.
В варианте осуществления изобретения испытание на переходные помехи может быть выполнено на любой линии из множества линий связи. Например, три линии связи оказывают воздействие в виде переходных помех на некоторую линию и, как показано на фиг.11, три кривые характеризуют результат испытания на переходные помехи на этих трех линиях.
Вариант осуществления изобретения также обеспечивает систему для испытания на переходные помехи на многоабонентских линиях связи, изображенную на фиг.12. Система включает в себя передающее устройство и приемное устройство. Передающее устройство посылает испытательные сигналы, а приемное устройство принимает испытательные сигналы и вычисляет количественное значение переходных помех.
Устройство подробно описано ниже.
1. Передающее устройство для испытания на переходные помехи на многоабонентских линиях связи содержит:
модуль конфигурации сигналов загрузки, выполненный с возможностью сохранять соответствие между метками линий и ортогональными кодами расширенного спектра и обеспечивать модуль загрузки испытательных сигналов загружаемыми сигналами (подробное описание загрузки конфигурации опущено, поскольку оно приведено выше); и
модуль загрузки испытательных сигналов, выполненный с возможностью загружать испытательные сигналы на основе ортогональных кодов расширенного спектра, соответствующих испытуемым линиям, предоставленные модулем конфигурации сигналов загрузки, и посылать испытательные сигналы приемному устройству (конкретный процесс загрузки можно определить в зависимости от требований, подробное описание загрузки опущено, поскольку оно приведено выше).
2. Приемное устройство для испытания на переходные помехи на многоабонентских линиях связи содержит:
модуль приема и обработки сигналов, выполненный с возможностью принимать сигналы от передающего устройства и получать вектор принятых сигналов посредством БПФ;
модуль вычисления вектора переходных помех, выполненный с возможностью вычислять вектор переходных помех на основе вектора принятых сигналов и ожидаемого вектора принятых сигналов; то есть разность между вектором принятых сигналов и ожидаемым вектором принятых сигналов и является вектором переходных помех;
модуль вычисления значения переходных помех, выполненный с возможностью вычислять количественное значение переходных помех со стороны определенной линии для испытываемой линии на основе вектора переходных помех, модуль содержит:
модуль сужения спектра, выполненный с возможностью сужения спектра вектора переходных помех и получения результата сужения спектра (способ подробно показан на фиг.9 и здесь опущен);
модуль вычисления значения и фазы, выполненный с возможностью выполнять операцию MOD над результатом сужения спектра для получения значения и фазы MOD, причем фаза является фазой, характеризующей переходные помехи, а значение MOD считается количественным значением переходных помех; и
модуль вынесения решения, выполненный с возможностью выносить решение о наличии переходных помех на основе результата операции MOD и заданного порога и определять количественное значение переходных помех, например определять, что имеют место переходные помехи, и принимать результат операции MOD в качестве количественного значения переходных помех, если результат операции MOD превышает заданный порог; в противном случае определять отсутствие переходных помех.
В варианте осуществления настоящего изобретения может быть идентифицирован источник переходных помех и может быть определено количественное значение переходных помех. Реализация варианта осуществления не влияет на качество передачи в линиях, а потому отсутствует влияние на работу линий и устройств. Результат испытания показывает, сколько линий оказывает существенное воздействие на испытываемую линию и отражает степень этого воздействия, что дает мощную основу для динамического управления спектром.
Хотя изобретение было описано на примере нескольких вариантов осуществления, изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления. Очевидно, что специалисты в данной области техники могут внести в изобретения различные модификации и видоизменения, не отступая от сущности и объема изобретения. Подразумевается, что изобретение распространяется на модификации и видоизменения при условии, что они не выходят за рамки объема охраны, определяемого нижеприведенной формулой и ее эквивалентами.