零极点分析法测试不对称数字用户线路终端制造技术

本发明专利技术公开一种零极点分析法测试不对称数字用户线路终端的方法、装置及应用，涉及通信技术领域；该零极点分析方法使用由ＤＳＰ嵌入式系统、扫频信号激励单元、特征阻抗匹配单元、测试数据采集单元和测试端口单元组成的阻抗扫频测试电路，其主要程序流程为：设置扫频参数初值，ＦＯ→扫频信号激励电路，启动扫频信号激励电路，设置可编程放大器放大倍数Ｋｐ，启动Ａ／Ｄ转换电路，读取频域阻抗特征函数值，以最小二乘算法验证并修正测试数据，以零点极点判读并输出测试结果；本发明专利技术的零极点分析方法与ＥＴＤＲ测试功能配合使用，更加准确地测试远端是否连接ＭＯＤＥＭ，从而更加有效地实现远端线路的故障定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信技术，特别是涉及一种应用于不对称数字用户线路(ADSL)综合测试系统的、测试调制解调器(MODEM)终端是否正常连接的并作为综合测试系统的一个有机组成部分，为固定电话网ADSL运营商提供线路维护的有效测试手段的测试方法的技术。
技术介绍
目前ADSL技术在国内固定电话网得到广泛应用，用户容量迅速扩张，线路开通测试工作量巨大，线路维护工作中的申告受理量急剧上升，因此需要有效的ADSL综合测试系统，通过测试分析来判断用户终端的连接状态，是整个测试系统中一个十分重要的功能。在现有的ADSL测试仪器产品中，一般采用电时域反射(ETDR)的方法判断用户终端的连接状态。在金属双绞线的近端施加非对称正弦单个脉冲激励信号，见图1、图2、图3曲线的左侧图形，由双绞线传输到远端，当远端阻抗不匹配时，形成反射波再折回到近端，见图1、图2曲线的右侧图形。系统测试的激励波与反射波之间的时间值，反映了近端到远端的长度距离。如果双绞线的远端连接MODEM终端，或者开路、短路等状态，反射的波形就会有各种不同的变化。当远端完全开路时，远端阻抗为无穷大，形成正方向的反射波，如图1所示。当远端完全短路时，远端阻抗为零，形成负方向的回馈波，如图2所示。当远端正常连接MODEM时，远端阻抗基本平衡，不形成反射波，如图3所示。当远端的负载和线路阻抗发生变化时，回馈波在正、负方向之间变化。另外，线路-->远端桥接、接触不良或绝缘不良等，均会影响负载阻抗的匹配状态。ETDR测试可以通过对测试曲线反射波形的分析，直观地判断双绞线远端的终端连接状态和线路的长度。但是仅仅依靠ETDR测试，时常会因曲线特征不明显而造成误判。主要原因在于：1)线路衰减造成反射信号难以测量。2)线路波速μ随着双绞线的材料和线径变化，很难确定反射波幅值和线路长度的对应关系。3)MODEM阻抗特性参数的不确定性和不一致性，有时会形成虚假的负载阻抗不匹配。4)远端的非正常连接有时也会形成负载阻抗匹配现象。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种零极点分析法测试不对称数字用户线路终端的方法、装置、流程及应用，判断线路是否具有远端连接MODEM终端的状态特征；并能与ETDR测试功能配合使用，增强双绞线远端连接状态的判别可靠性，更加有效地实现开通线路的传输性能预评估，实现申告线路的故障判别与定位。为实现以上目的，本专利技术的技术方案是提供一种零极点分析法测试不对称数字用户线路终端，其特征在于，使用综合测试系统中的阻抗扫频测试电路，启动零极点判别测试，测量用户线路的频域阻抗特征函数，分析函数在幅频坐标上的零极点配置，从而判断远端负载的连接状态，其方法为：1)设置扫频参数初值：Fs＝1KHz，k＝1.2；2)Fs→扫频信号激励电路；启动扫频信号激励电路；3)设置可编程放大器放大倍数Kp，启动A/D转换电路，读取频域阻抗特征函数值；4)根据信号幅值判断需要调整Kp？需要调整则转至3)，不需要调整则转至5)：-->5)Fs＝Fs×k；6)Fs≥9000000？大于则转至7)，不大于则转至2)；7)最小二乘算法验证并修正测试数据；8)零点极点判读并输出测试结果；其测量用户线路的频域阻抗特征函数，分析函数的零极点配置，从而判断远端负载的连接状态。特征函数的一般表达式为：ZL(s)=kΠi=1Y(bi+s)·Πi=1N(di+s)Πi=1X(ai+s)·Πi=1M(ci+s)]]>                                          ①其中ai为双绞线固有的极点，bi为双绞线固有的零点；ci为线路连接终端后增加的极点，di为增加的零点：终端的零点极点配置由电路结构所决定，MODEM的阻抗特征函数数学模型为2阶零型函数，两个共轭复数零点：ZM(s)=R·(s2+2ξωZ·s+ωZ2)s·(s+ωP)]]>                                           ②其中R为MODEM频域阻抗特征函数的通频段等效阻抗，图4所示的标准MODEM等效电路，其阻抗特征函数为：ZM(s)=100·(s2+366667s+78014184397)s(s+212766)]]>                                            ③标准MODEM频域阻抗特征曲线如图5所示，函数曲线在角频率坐标106以内具有明显的2阶零点特征。图6中虚线为一种实用MODEM的频域阻抗特征测试曲线，同样是一个典型的2阶零型函数，取ωZ≈3×105(1/s)，R＝400，ξ＝0.15，ωP＝6.8×104，带入式②可以得到数学拟合曲线，即图6中的实线。双绞线的零点在很高的频段上，反映其特性的主要是固有极点。因此，只有当-->特征函数曲线在角频率坐标106以内呈现出零点特征时，就表明线路远端连接了MODEM终端。图7中的虚线为1Km双绞线的频域阻抗特征测试曲线，实线为1Km双绞线连接了MODEM终端后的频域阻抗特征测试曲线。对比后可以清楚地看出，连接MODEM前后双绞线的特征函数的零点和极点的分布变化，连接MODEM后具有很明显的零点图形特征。而当线路逐渐延长时，直接的零点图形特征将逐步减弱，需要对整个曲线进行零极点配置分析才能得到有效的结论。判别线路是否连接MODEM的计算公式为：β=|ZM(si+1)|-|ZM(si)|si+1si=Ci=1,2,3,......N]]>                                       ④β是单对数坐标上的离散微分公式计算结果，常数C取2或经验值，采样点数N的取值使得频域坐标至少覆盖到9×106范围。当β连续小于零又转向大于零，阻抗特征函数曲线即为低频段极点过渡到较高频段零点的特征。当MODEM连接一定长度的双绞线路时，特征函数结构会发生变化，就会形成如式①的数学模型，它不是线路的数学模型与MODEM的数学模型简单的相乘，有关的零点和极点的结构位置均发生了变化。双绞线空线对的零点是由线路的小电感特性产生的，其频率位置一般在很高的频段上，一般不会去测量。而MODEM中的信号变压器、分离器等也具有电感特性，同样在特征函数曲线中产生零点，其频率位置一般在较低的中频段上，在图7中均可以看到明显的图形特征。9)结束。所述的最小二乘算法对数据进行验证和修正式为：平方拟合函数：Zs(ωi)＝a0+a1ωi+a2ωi2-->i＝1，2，......m                ⑥其中m是采样个数N的子集，也就是将A/D转换器连续的采样数据分为若干组，每组m个采样数据为一组ZD(ωi)，令：C=Σi=1mδi2=Σi=1m[ZD(ωi)-]ZS(ωi)]2]]>                                      ⑦当偏微分方程满足∂c&Part本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种零极点分析法测试不对称数字用户线路终端，其特征在于，使用ＡＤＳＬ线路综合测试系统的阻抗扫频测试电路，启动零极点判别测试，测量用户线路的频域阻抗特征函数，分析函数在幅频坐标上的零极点配置，从而判断远端负载的连接状态，其方法为：　　　　１）设置扫频参数初值：Ｆｓ＝１ＫＨｚ，ｋ＝１．２；　　　　２）Ｆｓ→扫频信号激励电路；启动扫频信号激励电路；　　　　３）设置可编程放大器放大倍数Ｋｐ，启动Ａ／Ｄ转换电路，读取频域阻抗特征函数值；　　　　４）根据信号幅值判断需要调整Ｋｐ？需要调整则转至３），不需要调整则转至５）；　　　　５）Ｆｓ＝Ｆｓ×ｋ；　　　　６）Ｆｓ≥９００００００？大于则转至７），不大于则转至２）；　　　　７）最小二乘算法验证并修正测试数据；　　　　８）零点极点判读并输出测试结果；　　　　其测量用户线路的频域阻抗特征函数，分析函数的零极点配置，从而判断远端负载的连接状态。　　　　特征函数的一般表达式为：　　　　Ｚ↓［Ｌ］（ｓ）＝ｋ＊（ｂ↓［ｉ］＋ｓ）.＊（ｄ↓［ｉ］＋ｓ）／＊（ａ↓［ｉ］＋ｓ）.＊（ｃ↓［ｉ］＋ｓ）　　①　　　　其中ａ↓［ｉ］为双绞线固有的极点，ｂ↓［ｉ］为双绞线固有的零点；ｃ↓［ｉ］为线路连接终端后增加的极点，ｄ↓［ｉ］为增加的零点；　　　　终端的零点极点配置由电路结构所决定，ＭＯＤＥＭ的阻抗特征函数数学模型为２阶零型函数，两个共轭复数零点：　　　　Ｚ↓［Ｍ］（ｓ）＝Ｒ.（ｓ↑［２］＋２ζω↓［Ｚ］.ｓ＋ω↓［Ｚ］↑［２］）／ｓ.（ｓ＋ω↓［Ｐ］）　　②　　　　其中Ｒ为ＭＯＤＥＭ频域阻抗特征函数的通频段等效阻抗，其阻抗特征函数为：　　　　Ｚ↓［Ｍ］（ｓ）＝１００.（ｓ↑［２］＋３６６６６７ｓ＋７８０１４１８４３９７）／ｓ（ｓ＋２１２７６６）　　③　　　　其中Ｒ为ＭＯＤＥＭ频域阻抗特征函数的通频段等效阻抗。　　　　判别线路是否连接ＭＯＤＥＭ的计算公式为：　　　　＊＊＊　　ｉ＝１，２，３，……Ｎ　　④　　　　β是单对数坐标上的离散微分公式计算结果，常数Ｃ取２或经验值，采样点数Ｎ的取值使得频域坐标至少覆盖到８×１０↑［６］范围。　　　　当β连续小于零又转向大于零，阻抗特征函数曲线即为低频段极点过渡到较高频段零点的特征。　　　　９）结束。...

【技术特征摘要】
1一种零极点分析法测试不对称数字用户线路终端，其特征在于，使用ADSL线路综合测试系统的阻抗扫频测试电路，启动零极点判别测试，测量用户线路的频域阻抗特征函数，分析函数在幅频坐标上的零极点配置，从而判断远端负载的连接状态，其方法为：1)设置扫频参数初值：Fs＝1KHz，k＝1.2；2)Fs→扫频信号激励电路；启动扫频信号激励电路；3)设置可编程放大器放大倍数Kp，启动A/D转换电路，读取频域阻抗特征函数值；4)根据信号幅值判断需要调整Kp？需要调整则转至3)，不需要调整则转至5)；5)Fs＝Fs×k；6)Fs≥9000000？大于则转至7)，不大于则转至2)；7)最小二乘算法验证并修正测试数据；8)零点极点判读并输出测试结果；其测量用户线路的频域阻抗特征函数，分析函数的零极点配置，从而判断远端负载的连接状态。特征函数的一般表达式为：ZL(s)=kΠi=1Y(bi+s)·Πi=1N(di+s)∏i=1X(ai+s)·Πi=1M(ci+s)]]>①其中ai为双绞线固有的极点，bi为双绞线固有的零点；ci为线路连接终端后增加的极点，di为增加的零点；终端的零点极点配置由电路结构所决定，MODEM的阻抗特征函数数学模型为2阶零型函数，两个共轭复数零点：ZM(s)=R·(s2=2ξω&Zgr;·s+ω&Zgr;2)s·(s+ωp)]]>②其中R为MODEM频域阻抗特征函数的通频段等效阻抗，其阻抗特征函数为：&Zgr;M(s)=100·(s2+366667s+78014184397)s(s+212766)]]>③其中R为MODEM频域阻抗特征函数的通频段等效阻抗。判别线路是否连接MODEM的计算公式为：β=|&Zgr;M(si+1)|-|&Zgr;M(si)|si+1si=Ci=1,2,3......N]]>④β是单对数坐标上的离散微分公式计算结果，常数C取2或经验值，采样点数N的取值使得频域坐标至少覆盖到8×106范围。当β连续小于零又转向大于零，阻抗特征函数曲线即为低频段极点过渡到较高频段零点的特征。9)结束。2根据权利要求1所述的一种测试不对称数字用户线路终端的零极点分析方法，其特征在于，所述的最小二乘算法对数据进行验证和修正式为：平方拟合函数：ZS(ωi)＝α0+α1ωi+α2ωi2i＝1，2，......m⑥其中m是采样个数N的子集，也就是将A/D转换器连续的采样数据分为若干组，每组m个采样数据为一组ZD(ωi)，令：C=Σi=1mδi2=Σi=1m[&Zgr;D(ωi)-&Zgr;s(ωi)]2]]>⑦当偏微分方程满足∂c∂αn=0,n=0,1,2,]]>得到最小的C值，这时曲线拟合得最好，它与每个采样数据之间的误差最小；由此可得：α0m+α1∑ωi+α2∑ωi2＝∑ZD(ωi)α0∑ωi+α1∑ωi2+α2∑ωi3＝∑ωi·ZD(ωi)α0∑ωi2+α1∑ωi3+α2∑ωi4＝∑ωi2·ZD(ωi)              ⑧使用高斯消元法，解算出拟合曲线2阶多项式的各项系数α0、α1、α2；对于已经过平滑处理的采样数据Zs(ωi)，按照式①描述的结构确定ZL(ωi)的零极点的系数，令：C=Σi=1Nδi2=&Sigma...

【专利技术属性】
技术研发人员：金少舫，
申请(专利权)人：上海欣泰通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]