专利名称：一种获取线路基本参数的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及线路评估领域，特别是指一种获取线路基本参数的方法及装置。
背景技术：
在电信业务领域，运营商通过电缆向用户同时提供宽带电信业务和窄带电信业务，如普通电话(POTS，Plain Old Telephone Service)增开非对称数字用户线路(ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Loop)over POTS)、综合业务数字网(ISDN，Integrated Services Digital Network)增开ADSL(ADSL over ISDN)、普通电话增开甚高速数字用户线路(VDSL(Very HighSpeed DSL，Very High Rate DSL)over POTS)，这些应用在国内和国外已经非常普遍。以下将A DSL、VDSL等统称为x数字用户线路(xDSL，x DigitalSubscriber Loop)。
图1示出了现有技术中同时提供宽带电信业务和窄带电信业务的业务实现原理示意图xDSL信号和POTS/ISDN信号共存于一条用户外线中，在局端侧，宽带接入设备(DSLAM)中的分离器(SPL)首先将宽带业务和窄带业务进行区分，然后将宽带业务数据送往宽带业务板、如xDSL业务板进行处理，将窄带业务数据送往窄带业务板、如POTS/ISDN业务板进行处理；而用户端侧，位于用户端设备的SPL将分离出的宽带业务数据送往远端用户单元(RTU，Remote Terminal Unit)进行处理，将窄带业务数据送往话机进行处理。
在以上业务的运行和维护过程中，如用户申报故障，经常需要对用户线路参数进行测量，用户线路参数可为线路电压参数、线路电阻参数、线路电容参数、线路频率响应、线路背景噪声和线路对地平衡度等等。依据这些参数，能够确定线路的质量和故障情况，如混线、断线和短路等故障。根据故障类型来自动确定需要派何工种去进行故障修复，图1中所述示的宽带线路测试模块就是实现这些参数测试功能的。
线路的频率响应测试是宽带测试模块中比较重要的一个功能，频率响应是宽带线路测试中一个非常重要的参数，根据线路宽带业务频段的频率响应和线路扩大业务频段的背景噪声就能够比较准确地预估线路可以开通的宽带业务速率。单端的线路频率响应测试也是宽带线路测试中的一个难点。目前，多数是采用基于时域反射(TDR，Time Domain Reflection)的原理来实现线路频率响应测试的。
图2示出了现有技术中TDR实现原理示意图在局端向电缆发送一个主频率电压为Vs的脉冲，脉冲的主频率的典型值为300千赫兹(KHz)，该脉冲从电缆的源端传输到电缆的终端，如果电缆的终端是开路或短路的，则该脉冲将被全部反射回来，反射脉冲又回到电缆的源端。如果被反射回源端的脉冲的主频率电压为Vf，则得到电缆对主频率电压的插入损耗其中，
是将能量单位瓦(W)换算为DB，乘以0.5是由于信号经过了两倍的电缆长度衰减。
虽然采用TDR方式计算插入损耗，具有黑盒效果，能够比较客观地反映电缆的插入损耗，在电缆不是很长，如电缆长度小于3000米，以及电缆的终端是开路或短路的情况下，测试精度较高；但是采用TDR方式计算插入损耗也有很多缺点。由于被测试的脉冲需要经过两倍的电缆长度才能回到局端的数据采集器，当电缆较长时，被测试的脉冲的反射脉冲幅值就会比较小，使测试变得非常困难。例如，被测试的电缆长度为4000米，电缆的直径为0.4毫米，主频率分量为300KHz的脉冲每公里衰减14DB，该脉冲从电缆源端到电缆终端衰减了56DB，在电缆终端被全反射后再传到电缆源端，再次被衰减56DB，总共衰减112DB；考虑到测试环境中噪声的存在，非常小幅度的反射脉冲就很难被测试准确了。另外，当电缆终端处于匹配状态时，由电缆源端传输到电缆终端的脉冲将全部被匹配负载所吸收，基本没有反射脉冲再回到电缆源端，因此，采用TDR方式计算插入损耗根本不可行。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种获取线路基本参数的方法，能够获取线路的基本参数，实现线路的频率响应测试。
本发明的另一目的在于提供一种获取线路基本参数的装置，能够获取线路的基本参数，实现线路的频率响应测试。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的 一种获取线路基本参数的方法，该方法包括 数字信号处理器DSP控制信号发生器SG生成第一频率和第二频率的测试信号，采样单元分别采样第一频率下和第二频率下的采样电压，向DSP提供采样到的采样电压； DSP获取第一频率下的采样电压的矢量比和第二频率下的采样电压的矢量比，根据上述矢量比获取Z参数； DSP根据所述Z参数获取线路基本参数。
该方法进一步包括 断开线路，DSP控制SG生成第一频率和第二频率的测试信号，采样单元分别采样第一频率下和第二频率下的校准采样电压，并向DSP提供采样到的校准采样电压； DSP获取接入线路的第一频率下的校准采样电压的矢量比和第二频率下的校准采样电压的矢量比； 所述DSP根据获取的矢量比获取Z参数包括根据第一频率下的校准采样电压的矢量比和第二频率下的校准采样电压的矢量比，以及第一频率下的采样电压的矢量比和第二频率下的采样电压的矢量比，获取Z参数。
所述DSP获取的矢量比是通过快速傅立叶变换FFT算法计算获取到的。
所述获取到线路的基本参数为线路的电感、线路的电阻和线路的电容。
该方法还包括 通过获取的Z参数对计算得到的基本参数校正得到线路的参数后，根据校正得到线路的参数获取线路的频率响应。
该方法进一步包括根据获取线路的频率响应与频率响应标准相比较，得到线路的老化状况。
一种获取线路基本参数的装置，该装置包括中央处理器CPU、数字信号处理器DSP、逻辑单元、信号发生器SG和采样单元，CPU与DSP相连，DSP与逻辑单元相连，信号发生器与逻辑单元相连，采样单元分别与逻辑单元、信号发射器和DSP相连，其中， CPU用于通知DSP进行线路测试； DSP用于根据CPU的测试通知，通知逻辑单元发送测试信号并进行采样，根据采样单元提供的数据获取被测线路的基本参数； 逻辑单元用于控制SG生成测试信号，然后控制采样单元进行采样；SG用于根据逻辑单元的控制生成测试信号，并向采样单元发送该测试信号； 采样单元用于接收来自SG的测试信号，并根据逻辑单元的控制进行采样，然后向DSP提供采样到的数据。
所述DSP进一步用于根据获取到的被测线路的基本参数，获取被测线路的频率响应。
所述装置还包括输出显示单元，与CPU相连，CPU用于接收DSP提供的数据，并向输出显示单元提供该数据；输出显示单元用于将来自CPU的数据进行显示。
所述采样单元包括线形滤波器LF、模/数转换器AD、随机存取存储器RAM、继电器、采样继电器开关，电流采样电阻和接地电阻， 其中，LF用于进行线性滤波，AD用于模拟量和数字量之间的转换。
所述RAM为静态随机存取存储器SRAM。
从上述方案可以看出，本发明通过设置获取线路基本参数的装置，采用该装置对被测线路进行测量，计算得到线路的基本参数，从而得到线路的频率响应。由于本发明提供的装置及系统在得到基本参数时不会受线路长度的影响，准确稳定，解决了现有技术所采用TDR方法对长线路衰减测试不准确以及终端匹配时衰减测试不准确的问题。
图1示出了现有技术中同时提供宽带电信业务和窄带电信业务的业务实现原理示意图； 图2示出了现有技术中TDR实现原理示意图； 图3A示出了被测线路基本参数模型示意图； 图3B示出了被测线路基本参数模型的二端口网络模型示意图； 图4示出了本发明中获取线路基本参数的装置结构示意图； 图5示出了本发明中获取线路基本参数流程图； 图6示出了本发明线路的传输线参数模型图。
具体实施例方式 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
对于通信电缆这样的被测线路而言，从局端看，电缆的低频电路模型可以等效为图3A所示的模型，被测线路的电路模型的基本参数包括R1、R2、C1、C2、G1、G2和Z，其中，R1为A线电阻，R2为B线电阻，R1和R2的单位为欧姆；C1为A线对地电容，C2为B线对地电容，C1和C2的单位为法拉；G1为A线对地电导，G2为B线对地电导，G1和G2的单位为西门子；Z为终端阻抗，单位为欧姆，这些参数可称为一次参数；然后根据被测线路的电路模型推导出电路的频率响应，频率响应也可称为二次参数；最后根据推导出电路的频率响应对电路模型的基本参数进行校正映射得到被测线路的频率响应。
在被测线路的其中一个端口，考虑被测线路基本参数模型的二端口网络模型，如图3B所示，根据Z矩阵参数的定义可得这样，可得到Z矩阵各元素值为根据图3A的电路模型，在频率为w时，能够得到该二端口网络的Z矩阵各元素值分别为 从图3A中可以看出，由于Z12≡Z21，因此，在Z矩阵的四个元素值中，只能利用其中三个来建立方程。不失一般性，选择Z11、Z21和Z22来建立方程。这样在频率分别为w1和w2时，可得到如下6个方程 首先需要得到Z11、Z21、Z22、Z11′、Z21′和Z22′这六个参数，然后才能根据Z11、Z21、Z22、Z11′、Z21′和Z22′，获取线路基本参数R1、R2、C1、C2、G1、G2和Z。为了获取Z11、Z21、Z22、Z11′、Z21′和Z22′，并根据Z11、Z21、Z22、Z11′、Z21′和Z22′获取线路基本参数R1、R2、C1、C2、G1、G2和Z，本发明提供了获取线路基本参数的装置，如图4所示，该装置包括中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、逻辑单元、信号发生器(SG)和采样单元，CPU与DSP相连，DSP与逻辑单元相连，信号发生器与逻辑单元相连，采样单元分别与逻辑单元、信号发射器和DSP相连。该装置正常加载后，CPU用于通知DSP进行线路测试；DSP用于根据CPU的测试通知，通知逻辑单元发送测试信号并进行采样，根据采样单元提供的数据获取被测线路的基本参数；逻辑单元用于控制SG生成测试信号，然后控制采样单元进行采样；SG用于根据逻辑单元的控制生成测试信号，并向采样单元发送该测试信号；采样单元用于接收来自SG的测试信号，并根据逻辑单元的控制进行采样，然后向DSP提供采样到的数据。测试信号可为正弦波、方波、调制波等。DSP进一步用于根据获取到的被测线路的基本参数，获取被测线路的频率响应。该装置可进一步包括输出显示单元，与CPU相连，CPU进一步用于接收DSP提供的数据，并向输出显示单元提供该数据；输出显示单元用于将来自CPU的数据进行显示。
在本发明中，采样单元包括线形滤波器(LF)、模/数转换器(AD)、随机存取存储器(RAM)、继电器、采样继电器开关，电流采样电阻和接地电阻，其中，LF用于进行线性滤波，AD用于模拟量和数字量之间的转换。RAM可为静态随机存取存储器(SRAM)。
在具体实现中，为了对SG生成的两个测试信号进行采样，采样单元包括两个LF、两个AD、两个RAM、六个继电器、两个采样继电器开关，一个电流采样电阻和两个接地电阻。
下面对获取线路基本参数的装置的具体实现过程进行描述。根据图4可见，Z11、Z12、Z21和Z22分别为因此，只需计算出四个矢量，就能够进一步获取被测线路的基本参数了，这四个矢量是I2＝0时的
和
I1＝0时的
和
即I2＝0时的Va1和V21， I1＝0时的Va2和V12。
由于线路电阻远比起容抗小得多，因此，求解是非常困难的；每个矢量都包括幅度与相位两个分量，实践表明
和
这四个矢量的幅度或相位误差在千分之一都无法满足对精度的要求，而千分之一的电压误差在时域噪声中是很难免的，在印刷电路板(PCB)设计中也可能导致这种幅度与相位的误差，因此，必须采用特殊的算法与实现流程才能够得到准确的
和
这样，本发明中采用了两个关键方法来保证硬件的实用性，对采样数据通过快速傅立叶变换(FFT)来获取四个矢量的幅度与相位，通过这种频域处理方式避免了时域噪声带来的影响，可达到非常高的精度，完全能够满足实用要求；对通道的固有幅度衰减及相位延时进行校正。
通过AD采样同时得到Va与V1、或Va与V2、或V1与V2的序列离散数值，对离散序列进行FFT，得到其频域序列，然后在频域序列中找出激励信号所处的位置，对应于两个序列的幅度的比值就是所要求的矢量的幅度，对应于两个序列的相位差就是所要求的矢量的相位。
图5示出了本发明中获取线路基本参数流程图，对应于图4，获取线路基本参数的实现过程包括以下步骤 断开线路校准阶段 步骤501CPU控制继电器开关K1、K2闭合，以及继电器开关K6、K7断开，并控制AD采样继电器开关K4接触a点、K5接触b点。
步骤502CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w1的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据Va_cor_w1和V1_cor_w1，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤503DSP检测到AD完成N点采样数据Va_cor_w1和V1_cor_w1的采样后，将SRAM存储的N点采样数据Va_cor_w1和V1_cor_w1取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对Va_cor_w1和V1_cor_w1分别进行FFT，得到两个新的N点序列Vaw_cor_w1和V1w_cor_w1。通过Vaw_cor_w1和V1w_cor_w1确定频率为w1的测试信号的矢量比其中Vaw_cor_w1(k)为Vaw_cor_w1序列中的第k个元素，V1w_cor_w1(k)为V1w_cor_w1序列中的第k个元素。
步骤504CPU控制继电器开关K1、K2、K3闭合，以及继电器开关K6、K7断开，并控制AD采样继电器开关K4接触b点、K5接触b点。
步骤505CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w1的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据V1_cor_w1和V2_cor_w1，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤506DSP检测到AD完成N点采样数据V1_cor_w1和V2_cor_w1的采样后，将SRAM存储的N点采样数据V1_cor_w1和V2_cor_w1取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对V1_cor_w1和V2_cor_w1分别进行FFT，得到两个新的N点序列V1w_cor_w1和V2w_cor_w1。通过V1w_cor_w1，和V2w_cor_w1确定频率为w1的测试信号的矢量比其中V1w_cor_w1(k)为V1w_cor_w1序列中的第k个元素，V2w_cor_w1(k)为V2w_cor_w1序列中的第k个元素。
步骤507CPU控制继电器开关K8、K9闭合，对线路进行放电，放电完毕后，CPU控制继电器开关K8、K9断开。
步骤508CPU控制继电器开关K1、K3闭合，以及继电器开关K6、K7断开，并控制AD采样继电器开关K4接触a点、K5接触a点。
步骤509CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w1的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据Va_cor_w1和V2_cor_w1，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤510DSP检测到AD完成N点采样数据Va_cor_w1和V2_cor_w1的采样后，将SRAM存储的N点采样数据Va_cor_w1和Va_cor_w1取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对Va_cor_w1和V2_cor_w1分别进行FFT，得到两个新的N点序列Vaw_cor_w1和V2w_cor_w1。通过Vaw_cor_w1和V2w_cor_w1确定频率为w1的测试信号的矢量比其中Vaw_cor_w1(k)为Vaw_cor_w1序列中的第k个元素，V2w_cor_w1(k)为V2w_cor_w1序列中的第k个元素。
步骤511CPU控制继电器开关K1、K2闭合，以及继电器开关K6、K7断开，并控制AD采样继电器开关K4接触a点、K5接触b点。
步骤512CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w2的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据Va_cor_w2和V1_cor_w2，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤513DSP检测到AD完成N点采样数据Va_cor_w2和V1_cor_w2的采样后，将SRAM存储的N点采样数据Va_cor_w2和V1_cor_w2取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对Va_cor_w2和V1_cor_w2分别进行FFT，得到两个新的N点序列Vaw_cor_w2和V1w_cor_w2。通过Vaw_cor_w2和Vlw_cor_w2确定频率为w2的测试信号的矢量比其中Vaw_cor_w2(k)为Vaw_cor_w2序列中的第k个元素，V1w_cor_w2(k)为V1w_cor_w2序列中的第k个元素。
步骤514CPU控制继电器开关K1、K2、K3闭合，以及继电器开关K6、K7断开，并控制AD采样继电器开关K4接触b点、K5接触b点。
步骤515CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w2的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据V1_cor_w2和V2_cor_w2，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤516DSP检测到AD完成N点采样数据V1_cor_w2和V2_cor_w2的采样后，将SRAM存储的N点采样数据V1_cor_w2和V2_cor_w2取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对V1_cor_w2和V2cor_w2分别进行FFT，得到两个新的N点序列V1w_cor_w2和V2w_cor_w2。通过V1w_cor_w2和V2w_cor_w2确定频率为w2的测试信号的矢量比其中V1w_cor_w2(k)为V1w_cor_w2序列中的第k个元素，V2w_cor_w2(k)为V2w_cor_w2序列中的第k个元素。
步骤517CPU控制继电器开关K8、K9闭合，对线路进行放电，放电完毕后，CPU控制继电器开关K8、K9断开。
步骤518CPU控制继电器开关K1、K3闭合，以及继电器开关K6、K7断开，并控制AD采样继电器开关K4接触a点、K5接触a点。
步骤519CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w2的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据Va_cor_w2和V2_cor_w2，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤520DSP检测到AD完成N点采样数据Va_cor_w2和V2_cor_w2的采样后，将SRAM存储的N点采样数据Va_cor_w2和V2_cor_w2取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对Va_cor_w2和V2_cor_w2分别进行FFT，得到两个新的N点序列Vaw_cor_w2和V2w_cor_w2。通过Vaw_cor_w2和V2w_cor_w2确定频率为w2的测试信号的矢量比其中Vaw_cor_w2(k)为Vaw_cor_w2序列中的第k个元素，V2w_cor_w2(k)为V2w_cor_w2序列中的第k个元素。
步骤521CPU控制继电器开关K1、K3断开，以及继电器开关K2、K6、K7闭合，并控制AD采样继电器开关K4接触a点、K5接触b点。
步骤522CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w1的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据Va_w1和V1_w1，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤523DSP检测到AD完成N点采样数据Va_w1和V1_w1的采样后，将SRAM存储的N点采样数据Va_w1和V1_w1取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对Va_w1和V1_w1分别进行FFT，得到两个新的N点序列Vaw_w1和V1w_w1。通过Vaw_w1和V1w_w1确定频率为w1的测试信号的矢量比其中Vaw_w1(k)为Vaw_w1序列中的第k个元素，V1w_w1(k)为V1w_w1序列中的第k个元素。
步骤524CPU控制继电器开关K1、K3断开，以及继电器开关K2、K6、K7闭合，并控制AD采样继电器开关K4接触b点、K5接触b点。
步骤525CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w1的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据V1_w1和V2_w1，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤526DSP检测到AD完成N点采样数据V1_w1和V2_w1的采样后，将SRAM存储的N点采样数据V1_w1和V2_w1取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对V1_w1和V2_w1分别进行FFT，得到两个新的N点序列V1_w1和V2w_w1。通过V1w_w1和V2w_w1确定频率为w1的测试信号的矢量比其中V1w_w1(k)为V1w_w1序列中的第k个元素，V2w_w1(k)为V2w_w1序列中的第k个元素。
接入线路测试阶段 步骤527CPU控制继电器开关K8、K9闭合，对线路进行放电，放电完毕后，CPU控制继电器开关K8、K9断开。
步骤528CPU控制继电器开关K1、K2断开，以及继电器开关K3、K6、K7闭合，并控制AD采样继电器开关K4接触a点、K5接触a点。
步骤529CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w1的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据Va_w1和V2_w1，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤530DSP检测到AD完成N点采样数据Va_w1和V2_w1的采样后，将SRAM存储的N点采样数据Va_w1和V2_w1取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对Va_w1和V2_w1分别进行FFT，得到两个新的N点序列Vaw_w1和V2w_w1。通过Vaw_w1和V2w_w1确定频率为w1的测试信号的矢量比其中Vaw_w1(k)为Vaw_w1序列中的第k个元素，V2w_w1(k)为V2w_w1序列中的第k个元素。
步骤531CPU控制继电器开关K1、K3断开，以及继电器开关K2、K6、K7闭合，并控制AD采样继电器开关K4接触a点、K5接触b点。
步骤532CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w2的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据Va_w2和V1_w2，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤533DSP检测到AD完成N点采样数据Va_w2和V1_w2的采样后，将SRAM存储的N点采样数据Va_w2和V1_w2取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对Va_w2和V1_w2分别进行FFT，得到两个新的N点序列Va_w2和V1w_w2。通过Vaw_w2和V1w_w2确定频率为w2的测试信号的矢量比其中Vaw_w2(k)为Vaw_w2序列中的第k个元素，V1w_w2(k)为V1w_w2序列中的第k个元素。
步骤534CPU控制继电器开关K1、K3断开，以及继电器开关K2、K6、K7闭合，并控制AD采样继电器开关K4接触b点、K5接触b点。
步骤535CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w2的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据V1_w2和V2_w2，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤536DSP检测到AD完成N点采样数据V1_w2和V2_w2的采样后，将SRAM存储的N点采样数据V1_w2和V2_w2取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对V1_w2和V2_w2分别进行FFT，得到两个新的N点序列V1w_w2和V2w_w2。通过V1w_w2和V2w_w2确定频率为w2的测试信号的矢量比其中V1w_w2(k)为V1w_w2序列中的第k个元素，V2w_w2(k)为V2w_w2序列中的第k个元素。
步骤537CPU控制继电器开关K8、K9闭合，对线路进行放电，放电完毕后，CPU控制继电器开关K8、K9断开。
步骤538CPU控制继电器开关K1、K2断开，以及继电器开关K3、K6、K7闭合，并控制AD采样继电器开关K4接触a点、K5接触a点。
步骤539CPU向DSP发送测试命令，DSP收到测试命令后，通知逻辑单元发送测试信号和采样基本数据，逻辑单元控制SG发送频率为w2的测试信号，逻辑单元向AD发送采样基本数据，采用基本数据可为采样频率为ws、采样点数为N。状态稳定后，启动AD进行采样，得到N点采样数据Va_w2和V2_w2，AD将采样到的数据发送至SRAM进行存储。
步骤540DSP检测到AD完成N点采样数据Va_w2和V2_w2的采样后，将SRAM存储的N点采样数据Va_w2和V2w2取到DSP内部的高速缓存中进行数据处理，即DSP对Va_w2和V2_w2分别进行FFT，得到两个新的N点序列Vaw_w2和V2w_w2。通过Vaw_w2和V2w_w2确定频率为w2的测试信号的矢量比其中Vaw_w2(k)为Vaw_w2序列中的第k个元素，V2w_w2(k)为V2w_w2序列中的第k个元素。
步骤541DSP根据步骤503获取的Va1_cor_w1、步骤523获取的Va1_w1，获取w1下的Z11参数，即根据步骤506获取的V21_cor_w1、步骤526获取的V21_w1，获取w1下的Z21参数，即根据步骤510获取的Va2_cor_w1、步骤530获取的Va2_w1，获取w1下的Z22参数，即根据步骤513获取的Va1_cor_22、步骤533获取的Va1_w2，获取w2下的Z11′参数，即根据步骤516获取的V21_cor_w2、步骤536获取的V21_w2，获取w2下的Z21′参数，即根据步骤520获取的Va2_cor_w2、步骤540获取的Va2_w2，获取w2下的Z22′参数，即 以上描述的步骤501～步骤520为断开被测线路的校准阶段，步骤521～步骤540为接入被测线路的测试阶段，通过测试阶段获取的矢量比与校准阶段的矢量比的比值来获取w1或w2下的Z参数，是为了消除两个AD通道的差异，以最大限度地消除误差。
步骤542根据步骤541获取的Z参数，获取被测线路的基本参数R1、R2、C1、C2、G1、G2和Z，具体过程如下 将前面提到的方程组中的Eq1-3代入Eq1-1和Eq1-2得到 (G1+jw1C1)Z11＝R1(G1+jw1C1)+1-(G2+jw1C2)Z21…………Eq1-7 (G2+jw1C2)Z22＝R2(G2+jw1C2)+1-(G1+jw1C1)Z21………Eq1-8 将前面提到的方程组中的Eq1-6代入Eq1-4和Eq1-5得到 (G1+jw2C1)Z11′＝R1(G1+jw2C1)+1-(G2+jw2C2)Z21′…………Eq1-9 (G2+jw2C2)Z22′＝R2(G2+jw2C2)+1-(G1+jw2C1)Z21′………Eq1-10 将各Z参数分别表示为实部与虚部的形式Z11＝Z11+jZ11i、Z22＝Z22r+jZ22i、Z21＝Z21r+jZ21i、Z11′＝Z11r′+jZ11i′、Z22′＝Z22r′+jZ22i′和Z21′＝Z21r′+jZ21i′，然后将虚、实部表示的各Z参数分别代入方程Eq1-7至Eq1-10，并分离实部与虚部，得到如下的新方程组 从以上方程组可见，八个方程中包含R1、R2、C1、C2、G1和G2这六个变量，根据以上八个方程的结构对称性，不难看出，只有满足以下条件才能够将从这八个方程中选择的六个方程化为线性方程从Eq1-11至Eq1-14与Eq1-15至Eq1-18中选择的方程个数必须相等，即从Eq1-11、Eq1-12、Eq1-13、Eq1-14这四个方程中选择三个方程，从Eq1-15、Eq1-16、Eq1-17、Eq1-18这四个方程中选择三个方程；从Eq1-11、Eq1-12、Eq1-13、Eq1-14与Eq1-15、Eq1-16、Eq1-17、Eq1-18中选定的方程必须满足结构对称，这样，满足这两个要求的选择只存在四种情况，分别是如下的选择方式 1、Eq1-11、Eq1-12、Eq1-13、Eq1-15、Eq1-16、Eq1-17 2、Eq1-11、Eq1-12、Eq1-14、Eq1-15、Eq1-16、Eq1-18 3、Eq1-11、Eq1-13、Eq1-14、Eq1-15、Eq1-17、Eq1-18 4、Eq1-12、Eq1-13、Eq1-14、Eq1-16、Eq1-17、Eq1-18 根据被测线路的特性，其中的电容量C1和C2是不随频率变化且在低频内是Z矩阵各元素阻抗值的主要组成部分，受已知量及变量精度影响较小；而电阻量R1和R2在低频时是线路阻抗的极小组成部分，受已知量及变量精度影响很大，因此，可首先获取稳定的C1和C2，然后寻找受已知量及变量精度影响相对较小的方程组来获取R1和R2。为简化后续的方程描述，定义如下几个常数m1＝Z11r-Z11r′、m2＝Z12r-Z12r′、m3＝Z22r-Z22r′、n1＝w1Z11i-w2Z11i′、n2＝w2Z11i-w1Z11i′、n3＝w1Z12i-w2Z12i′、n4＝w2Z12i-w1Z12i′、n5＝w1Z22i-w2Z22i′和n6＝w2Z22i-w1Z22i′。
为化简得到线性方程，根据(Eq1-11)-(Eq1-15)、w2×(Eq1-12)-w1×(Eq1-16)、w2×(Eq1-14)-w1×(Eq1-18)并化简可得m2G2-n1C1-n3C2＝-m1G1、n6G2+m2w1w2C1+m3w1w2C2＝-n4G1和n4G2+m1w1w2C1+m2w1w2C2＝-n2G1。记矩阵MAR1、MR1G2、MR1C1和MR1C2分别为记各矩阵的行列式分别为|MAR1|、|MR1G2|、|MR1C1|和|MR1C2|，其间的比值关系为和这样可得G2＝p2G1、C1＝p1G1和C2＝p3G1，将以上等式关系带入方程Eq1-12或Eq1-16可得到R1，以代入方程Eq1-12为例 相应地，根据w2×(Eq1-12)-w1×(Eq1-16)、(Eq1-13)-(Eq1-17)、w2×(Eq1-14)-w1×(Eq1-18)并化简可得n4G2+m1w1w2C1+m2w1w2C2＝-n2G1、n6G2+m2w1w2C1+m3w1w2C2＝-n4G1和m3G2-n3C1-n5C2＝-m2G1。记矩阵MAR2、MR2G2、MR2C1和MR2C2分别为记各矩阵的行列式分别为|MAR2|、|MR1G2|、|MR2C1|和|MR2C2|，其间的比值关系为和这样可得G2＝q2G1、C1＝q1G1和C2＝q3G1，将以上等式关系带入方程Eq1-12或Eq1-16可得到R1，以代入方程Eq1-12为例 将得到的R1temp和R2temp代入方程Eq1-11、Eq1-12、Eq1-13、Eq1-14或Eq1-15、Eq1-16、Eq1-17、Eq1-18，这样得到含有四个变量C1、C2、G1和G2的四个线性方程组，根据这四个方程组得到C1、C2、G1和G2的具体取值。以代入前四个方程为例 下面根据以上方程组对C1、C2、G1和G2进行求解。
记矩阵M、MC1、MC2、MG1和MG2分别为 和将各矩阵的行列式分别记为|M|、|MG1|、|MG2|、|MC1|和|MC2|，这样，C1、C2、G1和G2可分别表示为 以上所述方程组中，根据方程Eq1-23与Eq1-24所求出的解是稳定的，不受已知量及变量精度的影响。如前所述，由于R1和R2在低频时是Z参数阻抗的极小组成部分，因此受已知量及变量精度的影响较大，现在将稳定的C1和C2作为已知量，带入方程Eq1-11至Eq1-18中，这样，在八个方程中存在四个变量，共种解的组合。经过大量仿真和计算，例如根据获得的线路基本参数R1、R2、C1、C2、G1和G2，计算各Z参数，然后再通过得到的Z参数计算R1、R2、C1、C2、G1和G2，最终发现只有一种组合能够获得稳定准确的R1和R2，该组合是Eq1-12、Eq1-14、Eq1-16、Eq1-18。这样，将已知的C1和C2代入Eq1-12、Eq1-14、Eq1-16和Eq1-18这四个方程中 记矩阵MP、MR1和MR2分别为和将各矩阵的行列式分别记为|MP|、|MR1|和|MR2|，这样，R1和R2可表示为 综上所述，R1、R2、C1、C2、G1和G2八个线路基本参数分别由Eq1-23至Eq1-28这六个等式来表示，将获得的R1、R2、C1、C2、G1和G2代入方程，剩下的一个变量Z可表示为 步骤543对R和L进行校正。
上述步骤得到了线路模型的基本参数，通常由于线路较长，在ADSL高频段传输信号时线路的电路模型不能反映信号传输的真实情况，因此需要将上述步骤得到的基本参数通过校正映射到线路的传输线模型，如图6所示。
根据传输线方程，有 U(x)＝A1e-γx+A2eγx 其中，各参数与线路基本参数之间的关系为 由于G非常小，可以忽略。由此可以求得线路衰减的频率响应为 |S21|＝e-αf 其中 其中R，C与得出的R1，R2，C1，C2之间的关系为
R与C只是在低频下的电阻与电容值，由于线路衰减是频率的函数，不同频率对应的线路衰减是不同的，为了得到其他频率下的线路衰减，根据上面的公式，本发明需要先得到其他频率下的电阻R(f)，电容C(f)与电感L(f)。
对于双绞线的线路，电容不随频率变化，而电阻与电感随频率变化，因此本发明不需要计算其他频率下的电容，即所有频率下的电容都是一样的，可以用得到的低频电容C来代替；即C(f)＝C 本发明只需要计算其他频率下的电阻R(f)与电感L(f)。
其他频率f下的电阻的计算 其中R即为低频下的电阻，而α为一确定的常数。可见，不同的频率下的电阻是不同的；通过这个公式，其他频率下的电阻就全部计算出来了。
其他频率f下的电感的计算 其中La，La，fp,b为确定的值La直流时每公里线路的电感值；Lo频率无穷大时每公里线路的电感极限值；fp临界频率；b电感随频率变化趋势的表征量。可见，不同的频率下的电感是不同的；通过这个公式，其他频率下的电感就全部计算出来了。
步骤544、获取线路传输衰减的频率响应。
得到了不同频率下的电阻R(f)，电容C(f)与电感L(f)后，代入到推导出来的求衰减的公式，就可以求出其他频率下的衰减了 |S21|＝e-αf 其中 求出线路衰减后，与相关的已知标准进行比较就可以判断出线路的老化状况等故障。
本发明提供的系统及装置在得到线路参数时，可以不受线路长度影响，准确稳定，解决了现有技术采用的TDR方法对长线路衰减测试不准确的不足以及对终端匹配时衰减测试不准确的不足。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
权利要求
1.一种获取线路基本参数的方法，其特征在于，该方法包括
数字信号处理器DSP控制信号发生器SG生成第一频率和第二频率的测试信号，采样单元分别采样第一频率下和第二频率下的采样电压，向DSP提供采样到的采样电压；
DSP获取第一频率下的采样电压的矢量比和第二频率下的采样电压的矢量比，根据上述矢量比获取Z参数；
DSP根据所述Z参数获取线路基本参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括
断开线路，DSP控制SG生成第一频率和第二频率的测试信号，采样单元分别采样第一频率下和第二频率下的校准采样电压，并向DSP提供采样到的校准采样电压；
DSP获取接入线路的第一频率下的校准采样电压的矢量比和第二频率下的校准采样电压的矢量比；
所述DSP根据获取的矢量比获取Z参数包括根据第一频率下的校准采样电压的矢量比和第二频率下的校准采样电压的矢量比，以及第一频率下的采样电压的矢量比和第二频率下的采样电压的矢量比，获取Z参数。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述DSP获取的矢量比是通过快速傅立叶变换FFT算法计算获取到的。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取到线路的基本参数为线路的电感、线路的电阻和线路的电容。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括
通过获取的Z参数对计算得到的基本参数校正得到线路的参数后，根据校正得到线路的参数获取线路的频率响应。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括根据获取线路的频率响应与频率响应标准相比较，得到线路的老化状况。
7.一种获取线路基本参数的装置，其特征在于，该装置包括中央处理器CPU、数字信号处理器DSP、逻辑单元、信号发生器SG和采样单元，CPU与DSP相连，DSP与逻辑单元相连，信号发生器与逻辑单元相连，采样单元分别与逻辑单元、信号发射器和DSP相连，其中，
CPU用于通知DSP进行线路测试；
DSP用于根据CPU的测试通知，通知逻辑单元发送测试信号并进行采样，根据采样单元提供的数据获取被测线路的基本参数；
逻辑单元用于控制SG生成测试信号，然后控制采样单元进行采样；SG用于根据逻辑单元的控制生成测试信号，并向采样单元发送该测试信号；
采样单元用于接收来自SG的测试信号，并根据逻辑单元的控制进行采样，然后向DSP提供采样到的数据。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述DSP进一步用于根据获取到的被测线路的基本参数，获取被测线路的频率响应。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括输出显示单元，与CPU相连，CPU用于接收DSP提供的数据，并向输出显示单元提供该数据；输出显示单元用于将来自CPU的数据进行显示。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述采样单元包括线形滤波器LF、模/数转换器AD、随机存取存储器RAM、继电器、采样继电器开关，电流采样电阻和接地电阻，
其中，LF用于进行线性滤波，AD用于模拟量和数字量之间的转换。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述RAM为静态随机存取存储器SRAM。
全文摘要
本发明公开了一种获取线路基本参数的方法及装置，其中，该方法包括数字信号处理器DSP控制信号发生器SG生成第一频率和第二频率的测试信号，采样单元分别采样第一频率下和第二频率下的采样电压，向DSP提供采样到的采样电压；DSP获取第一频率下的采样电压的矢量比和第二频率下的采样电压的矢量比，根据上述矢量比获取Z参数；DSP根据所述Z参数获取线路基本参数。本发明提供的方法及装置能够获取线路的基本参数，实现线路的频率响应测试。
文档编号H04B3/46GK101119136SQ20061010386
公开日2008年2月6日 申请日期2006年8月4日 优先权日2006年8月4日
发明者晋兆国, 胜 李 申请人:华为技术有限公司