説明

通信伝送路の特性を推定するための方法、装置、およびコンピュータプログラム

通信伝送路の伝送特性の判定であって、線路上で送信された信号(200)と結果として生じる受信された信号(201)との関係から、線路の複素入力インピーダンスが最初に判定される(204)。伝搬定数に線路長を乗じた絶対値がπ未満である周波数について、線路の入力インピーダンスは、テイラー級数展開を用いて、線路定数(線路の電気容量、抵抗、インダクタンス、伝導性)と周波数とに置き換えて表現できる。少なくとも2つの周波数が存在するならば、高次項の切り捨てと測定値の挿入の後、結果として生じる連立方程式の解が得られ、線路定数が生成される(206)。さらに、線路の電気容量と、kmあたりの線路についての電気容量の標準値とから、線路長が推定できる(207)。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、伝送路の解析の分野に関する。
【背景技術】
【0002】
通信ネットワークの運用にとって、ネットワークの伝送路の特性を測定することは、大いなる関心の的である。そのような測定の結果を、例えば、障害を検出するため、障害の位置を特定するため、発生寸前の一定の障害を予測するため、そして例えばDSLのような一定のサービスについて線路の適合性と容量を予測するために使用してもよい。
【0003】
線路の特性を推定するには、多様な方法および装置を用いることができる。
【0004】
シングルエンドの線路試験すなわちSELTは、重要な試験方法である。この試験方法では、線路の片方の端だけで行われる測定から、線路の特性が推定される。
【0005】
SELT機材の1つのクラスとして、金属試験アクセス付きの専用測定機材がある。ここでは、特定用途の測定装置が、測定が行われるときに伝送路にガルバニック的に接続される。
【0006】
そのような測定は多様な方法で行われうる。電気容量は、線路に電圧を印加し、その後、電圧の印加を止め、電圧の減衰時間を測定することによって、推定されてもよい。
【0007】
線路長は、パルスを送信し、反射パルスが到着するまでの時間を測定することによって、いわゆる時間領域反射率測定すなわちTDRによって測定されてもよい。
【0008】
しかし、ガルバニック・アクセスは、特別な試験装置を必要とする。ガルバニック・アクセスは、測定すべき線路に手動で試験装置を接続することによって達成されるか、あるいは、線路にサービス提供している通信用交換機に備えられたライン・ボードに、ガルバニック・アクセスを提供するための特別なハードウェア(例えば中継器)を備える必要がある。これは大きな欠点である。
【0009】
さらに、通常、試験装置は、一時に一度の測定を行う。そのような試験装置を数多く使用するのはコストがかかり、また、ガルバニック・アクセスを提供するための構成の性格にもよるが、複数の試験装置によって複数の線路に同時にガルバニック・アクセスを行うための構成を整えるのは厄介なこととなりうる。
【0010】
もっと好ましい解決策は、交換機が備えるライン・ボードの通常の信号経路を通じて線路への試験用アクセスを提供することである。多くの線路に同時にアクセスすることができ、専用のハードウェアは必要ない。
【0011】
既存のライン・ボードは、多くの場合、単純な線路試験、例えば、一対の配線間の、および各配線とアースとの間の抵抗や電圧の測定のための、内蔵機能を有している。しかし、往々にして、そのような内蔵機能の精度は低い。
【0012】
PCT特許出願PCT/SE2004/000718は、送信された信号と結果として生じる受信された信号との関係を分析することによって伝送路の長さを判定する方法について記述している。
【0013】
この送信信号と受信信号との関係は、信号に対するトランシーバの影響について調整され、線路の入力インピーダンスが周波数の関数として算出される。次いで、インピーダンスの絶対値の周期的な変動から、長さが判定される。しかし、この方法は、約1.5kmを越える線路長では十分に機能せず、また、おおむね30kHz乃至1MHzの範囲の周波数を使用する。
【0014】
線路のインピーダンスが上記のように、最初に判定されるような線路の入力インピーダンスの逆フーリエ変換を用いることで、TDR測定の反射パルスと同様の反射パルスを算出することができる。なお、線路のインピーダンスの広帯域測定が必要とされることもある。最大で約6.4kmの線路長が、この方法で測定できる。この方法に関する性能の詳細は、EDA2.1線路試験、EN/LZ108 7773 R1A、Ericsson AB、2005年3月の文書に記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
通信伝送路の特性を推定するための現行の諸方法は、専用のハードウェアもしくは金属試験アクセスが必要であるか、精度が低いか、又は、長い線路については機能しないという欠点がある。通常は、一度の測定からは、1本あるいはほんの数本の線路の特性しか推定できない。
【0016】
本発明は、通信伝送路の伝送特性を推定する場合にこれらの欠点を克服するという問題に関係がある。
【0017】
本発明の目的は、専用のハードウェアまたは金属試験アクセスに依存せず、合理的な精度を有し、より長い線路についても機能し、一度の測定でより多くの特性を推定できるような方法を見つけることである。さらなる目的は、その方法を実行するための装置およびコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0018】
上述の課題は、信号が伝送路上で送信され、伝送路を伝搬してきた信号が受信され、送信された信号と受信された信号との関係から伝送特性が推定されることを特徴とし、送信された信号は少なくとも2つの周波数を、これらの周波数は、線路の伝搬定数に線路長を乗算して得られた値の絶対値がπ未満となるような周波数であることを特徴とする方法によって、解決される。
【0019】
使用された周波数が上記の基準を満たすかどうかを測定の時点では分らない場合、複数の周波数からなる所定の集合を用いて第1の推定が行われてもよい。次いで第2の、またはさらに続きの推定において使用される周波数が、第1の推定またはこれまでの推定の結果に基づいて選択されてもよい。
【0020】
もう少し詳細に説明すると、一般に線路の特性は、(上述したように)送信された信号と伝送路を伝搬してきて受信された信号との関係から判定されてもよい。送信された信号が特定の基準を満たす場合には、以前に可能であったものより長い線路が測定できるということを、すでに確認した。精度は合理的であり、複数の特性を一度の測定で推定することができる。希望されるのであれば、線路の通常動作に用いられるライン・ボードが、信号の送受信に使用されてもよい(従って、金属試験アクセスの必要はない)。ライン・ボードは、標準的なPOTSボードであってもかまわない。
【0021】
上記の基準は、送信されたその信号(または複数の信号)が、線路の伝搬定数に線路長を乗算して得られた値の絶対値がπ未満であるような、少なくとも2つの周波数成分を含むことである。この基準が満たされた場合、線路の特性を先行技術とは異なる方法で算出できるようになり、そのことが、いくつかの重要な点においてより良い結果をもたらす。
【0022】
さらに詳細に説明すると、本方法は、以下のように実行される。周波数の関数としての線路の入力インピーダンスが、送信された信号と受信された信号との関係から判定される。上記基準の周波数範囲について、テイラー級数展開を用いて、線路の入力インピーダンスを線路定数と周波数とに置き換えて表現することができる。少なくとも2つの周波数が存在するならば、高次項の切捨てと測定値の挿入の後、結果として生じる連立方程式の解が得られ、線路定数が生成される。2より多い数の周波数が存在する場合、連立方程式が過剰に決定されており、この解は、最小2乗適合を通じて求められる。一般に、周波数が多いほど、高い精度が得られる。
【0023】
従って、伝送路の通常動作のために設けられているライン・ボードの通常の信号経路(例えば、POTSボードの場合には音声経路)を通じてこの方法を利用でき、従って金属試験アクセスが不要であることは、本発明の利点である。
【0024】
さらなる利点は、本発明が、POTS帯域を利用でき、POTSライン・ボードを通じて利用されうることである。
【0025】
POTSボードを用いることの利点は、通常、そのようなボードが通信の交換機の中に存在することである。
【0026】
もう1つの利点は、POTS帯域が(POTSボードによるか否かを問わず)測定のために用いられる場合、進行中のDSLトラヒックを中断することなく実行されうることである。
【0027】
さらなる重要な利点は、ライン・ボードを通じて送信された信号と結果として生じる受信された信号との比較から、これまで可能であったものよりも長い線路について、特性が推定される可能性があることである。
【0028】
POTS帯域(すなわち、比較的低い周波数)を用いることのさらなる利点は、一般に、低い周波数ほど、伝送路における信号の減衰が少ないことである。減衰が少ないということは、受信信号の容認できる強度が、より長い線路について得られること、すなわち、より長い線路が測定できることを意味する。
【0029】
もう1つの利点は、先行技術のPOTSボードに内蔵された測定機能よりも高い精度を有することである。
【0030】
さらなる利点は、一度の測定で、これまで可能であったパラメータより多くのパラメータが判定されうることである。
【0031】
さらなる利点は、多くの測定が、高コストを招くことなく同時に実行可能となることである。大量の測定が予定されて、日常的に自動的に行われてもよい。
【0032】
もう1つの利点は、専用試験機器へのガルバニックなライン・アクセスを提供するような中継器が今後は必要なくなるのならば、ライン・ボードが安く製造されよう。
【0033】
さらにもう1つの利点は、本発明による方法に含まれる計算は、数量的に難しいものではなく、低い演算能力でも実施されうることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0034】
図1には、通信伝送路60が通常、一方が顧客の居宅で終端され、他方が電話局装置130で終端されることが示されている。ここで、線路は通常、ライン・ボード100に接続する。ライン・ボード100は通常、通信の交換機のプロセッサ110によって制御される。電話局装置130から線路の特性を測定できることには、高い関心が寄せられている。
【0035】
本方法における最初のステップは、伝送路60上で信号を送信し、伝送路60を伝搬してきた信号を受信することである。次いで、送信信号と受信信号の関係から、これらの信号の中に存在する複数の周波数の各々について、線路の複素入力インピーダンスが算出できる。そのインピーダンスから、その線路の他の伝送特性が決定される。
【0036】
ここで、ライン・ボード100を通じて信号が送受信され、かつ、ライン・ボードがPOTSライン・ボードである場合に、この方法をどのようにして実行するかについて記述する。
【0037】
多少簡略化しているが、POTSライン・ボード10は、図2のような構造をしている。伝送路60は、アナログ・フロントエンド50に接続し、それが、D/Aコンバータ30とA/Dコンバータ40に接続している。
【0038】
アナログ・フロントエンド50は、増幅器と、例えば線路変圧器のようなそれ以外のアナログ回路機構と、送信信号と受信信号とを分離するためのハイブリッド回路機構とを備える。
【0039】
A/DコンバータとD/Aコンバータはアナログ・フロントエンドと一緒に、送受信機(トランシーバ)20を構成する。
【0040】
線路60上で送信されることになる信号Sin(t)が、デジタル形式でトランシーバ20へ供給され、ここで、D/Aコンバータでアナログ電圧に変換され、それが線路上でアナログ・フロントエンド50まで送信される。着信信号は、線路からアナログ・フロントエンドを通じてA/Dコンバータ40によって受信され、A/Dコンバータ40は、それをデジタル信号に変換して、それを信号Sout(t)としてトランシーバから出力する。
【0041】
測定の目的で、デジタル形式の測定信号MSin(t)がトランシーバへ供給され、その後伝送路上で送信されてもよい。結果として生じる信号が線路から受信され、トランシーバによってデジタル形式でMSout(t)として供給される。
【0042】
デジタル信号MSin(t)およびMSout(t)は、通常、時間領域で表される。それらは、従来のFFT変換によって周波数領域表現へ変換されてもよく、その場合、信号MSin(t)は、信号Vin(f)へと変換され、信号MSout(t)は、信号Vout(f)へと変換される。
【0043】
周波数の関数としての,送信された信号と受信された信号との関係は、エコー伝達関数Hecho(f)と呼ばれる。これは次式のように定義される。
【0044】
echo(f)=Vout(f)/Vin(f)
エコー伝達関数Hecho(f)は、複素数であり、線路の特性とトランシーバの特性との両方に依存する。信号Vin(f)と信号Vout(f)とは、送信された信号と受信された信号とのフーリエ変換による複素数である。
【0045】
従って、エコー伝達関数Hecho(f)から線路の入力インピーダンスZin(f)を決定するには、トランシーバ20の特性を考慮しなければならない。
【0046】
本方法の目的で、トランシーバの影響は、3つの較正パラメータZho(f)、Zhyb(f)、H(f)を特徴としてもよい。それらはすべて、複素数であって周波数依存である。
【0047】
パラメータH(f)は、オープン線路接続の、すなわち、線路に接続されていないかたちの、トランシーバのための周波数依存エコー伝達関数である。パラメータZhyb(f)は、ライン・ボードの線路接続部で測定したトランシーバのインピーダンス、すなわち、線路から見たボードのインピーダンスである。パラメータZho(f)は、Zho(f)=H(f)・Zhyb(f)で表すことができ、ここでパラメータH(f)は、線路接続部がショートカットされたトランシーバのための複素数であって周波数依存のエコー伝達関数であり、パラメータZhyb(f)は、上記で定義したとおりである。
【0048】
アナログ・フロンドエンド50の回路機構に加えて、トランシーバ20も、図3に示すようにデジタルフィルタ70および80の中で信号のデジタル・フィルタリングを提供してもよい。その結果、送信されることになる信号は、送信される前にライン・ボードによってデジタル・フィルタリングを適用され、そして、結果として生じる受信された信号は、A/Dコンバータ40によって変換された後にデジタル・フィルタリングを適用される。本方法の目的で、そのようなフィルタは、非アクティブにされてもよいし、アクティブにされ続けてもよい。後者の場合、信号に対するフィルタの影響について補正するための較正パラメータ値を判断する場合、信号に対するデジタル・フィルタリングの影響は、当然含まれてもよい。
【0049】
その結果、信号MSin(t)および信号MSout(t)(並びにVin(f)およびVout(f))は、図3に示すように、それぞれ、フィルタリング前に送信された信号と、フィルタリング後に受信された信号のことをいう。
【0050】
較正パラメータZho(f)、Zhyb(f)およびH(f)をどのようにして判定して使用するかは、(WO2004/100512、WO2004/100513、WO2004/099711として公開された)特許出願PCT/SE2004/000296、PCT/SE2004/000566およびPCT/SE2004/000718に、もっと詳細に記述されている。
【0051】
ライン・ボードのインタフェースから見た、伝送路の複素数による周波数依存入力インピーダンスは、次式で算出されうる。
【0052】
in(f)=(Zho(f)−Zhyb(f)・Hecho(f))/(Hecho(f)−H(f))
ここで、
echo(f)=Vout(f)/Vin(f)
従って、信号Vin(f)が送信されて信号Vout(f)が受信された場合、線路の入力インピーダンスは、上記のように判断されうる。
【0053】
電圧が印加され、結果として生じる受信された電圧が測定されることを、上記で述べた。しかし、線路の入力インピーダンスが信号同士の関係から算出されうる場合、原理的には一方の信号あるいは両方の信号が電流であってもよいだろう。
【0054】
下記で説明する収束基準を満たすような少なくとも2つの周波数が存在することが、必要である。一般に、周波数が多いほど、高い精度が得られる。線路の入力インピーダンスを判断することが可能であるならば、必要な数の周波数を信号が一緒に含んでいるような多数の信号を送受信することも当然可能である。
【0055】
信号は、専用の測定機器によって送受信されてもよいし、線路が接続されているライン・ボードの通常の信号経路を通じて送受信されてもよい。ライン・ボードは、上記のようなPOTSライン・ボードでもよいし、何らかの他のタイプであってもよい。
【0056】
使用される信号および機器のタイプによって、線路の入力インピーダンスを決定するための式は、上記の式とは異なることがある。
【0057】
<入力インピーダンスから線路定数を決定する処理>
伝送路は、単位長あたりのパラメータ、すなわち、直列抵抗R、直列インダクタンスL、分流伝導性G,そして分流電気容量C(例えば、単位はそれぞれ、Ω/km、H/km、S/km、F/km)によって記述できる。これらは、ケーブルタイプの主要パラメータと呼ばれる。
【0058】
本発明に用いられる周波数について、主要パラメータは、合理的に一定であり、周波数に依存しないと想定されてもよい。
【0059】
伝搬定数γと特性インピーダンスZとは、主要パラメータR、L、G、Cに関して定義され、すなわち、それぞれ、
【0060】
【数1】

【0061】

【0062】
【数2】

【0063】
である。
【0064】
長さdのオープンエンドの伝送路について、入力インピーダンスは、次式で表せる。
【0065】
in=Z・coth(γd)
γd・coth(γd)のテイラー級数展開を使用し、そして、若干の操作を行った後では、入力インピーダンスは、次式のように表せる。
【0066】
【数3】

【0067】
ここで、^R=R*d、^L=L*d、^G=G*d、^C=C*d、ω=2πf、そしてfは周波数を表す。^R、^L、^G、^Cの値は線路定数と呼ばれる。級数展開は、│γd│<πについては有効である(収束する)。
【0068】
実際には、伝送路の分流伝導性は無視してもよい(G=0)。同様に、最初の3項または多くても4項を除く高次の項は、問題にならないほど小さい。このため、Zinはすっきりした多項式
【0069】
【数4】

【0070】
として表現でき、
ここで、係数aは、明示的に線路定数に結合させることができ、すなわち、
【0071】
【数5】

【0072】
となる。
【0073】
線路の入力インピーダンスを周波数多項式で表すと、加入者線路の線路定数の値を求めることを、正規方程式を解くことへと減らすことになる。二乗誤差関数が、次式のように導入できる。
【0074】
【数6】

【0075】
ここで、Zin(jω)は、推定に用いられるZinの測定値のスペクトル成分であり、Nは、推定に用いられるスペクトル成分(周波数)の総数である。
【0076】
aを介して係数a−1について解くと(例えば、最小のεを与えるような係数の集合を特定するための普通の最小二乗法)、線路定数^R、^L、^Cの最小分散推定量となる。
【0077】
下記において、上記の式の実数部分と虚数部分を別に考えると、次式のようになる。
【0078】
【数7】

【0079】
正規方程式は、周波数領域において、実数部分と虚数部分とを別々に解くことができるが、それは、偶数の係数はもっぱら実数部分だけに関連付けられ、他方、奇数の係数は虚数部分に関連付けられているからである。4つの係数aについて解を求めるために必要なのは、線路の入力インピーダンスZinの2つのスペクトル成分(周波数)だけである。一般に、周波数が多いほど高い精度が得られる。
【0080】
係数aが判定された場合、線路定数^R、^L、^Cが以下のように判定されうる。
【0081】
【数8】

【0082】
あるいは、
【0083】
【数9】

【0084】
経験から、^Lをa2から判定するより、a1から判定する方が、一般に精度の点で良い選択である。
【0085】
<線路長の決定>
線路の電気容量^Cが既知である場合、線路長dは、C(単位長あたりの電気容量)の既知の値または考えうる値、例えば50nF/km、によって推定される。
【0086】
【数10】

【0087】
<周波数の選択>
線路の入力インピーダンスの式に用いられるテイラー級数展開は、│γd│<π(収束半径)について有効である。それゆえ、周波数は、│γd│<πであるように選択されるべきである。このことを、各種のETSI規格ケーブルについて│γd│<πのプロットを示す図4に図解する。個別のケーブルタイプについての曲線の下および左側の領域は、ケーブル長および周波数の点でそのケーブルについての収束基準が満たされている領域である。
【0088】
従って、測定信号のための周波数の選択は、伝送路の長さと主要パラメータとに依存するが、それらは未知である可能性がある。その問題を解決するため、最初に広範囲の周波数が用いられ、長さと線路定数との大まかな推定値が判定されてもよい。次いで、収束基準を満たすような周波数を用いて、もっと精確な推定が行われる。
【0089】
これは、以下のような連続的な方法で行われてもよい。最初の推定は、多くの周波数を用いて行われる。こうして得られた^R、^L、^G、^Cの推定値から(この場合、^Gは無視されてもよい、すなわち、ゼロに等しいと想定されてもよい)、使用された周波数のうちのいずれが、収束基準│γd│<πを満たすかが判定されてもよく、ここで、各周波数について、
【0090】
【数11】

【0091】
である。(このようにして、収束基準を満たしているということの値が、長さの推定を最初に行わずに、線路定数から直接求められてもよい。)
収束基準を満たしていない周波数は除外され、演算が繰り返される。この場合もまた、新たな推定によって収束基準を満たしていないと判定された周波数は、演算から除外される。このプロセスは、収束基準が満たされていることを線路定数の推定値が示すような周波数の集合が残るまで、推定のために用いられるすべての周波数について繰り返される。
【0092】
ほんの少数の低い周波数から推定を開始し、次に追加されることになる周波数は収束基準を満たさないだろうということが推定によって示されるまで、より高い周波数を順番に推定処理に追加することも可能である。例えば、第1の推定は、(下記に定義するように)トーン(周波数)3および4に基づいてもよいであろうし、次いで、より高いトーンが連続的に追加されてもよいだろう。
【0093】
一般に、主として雑音の影響が削減されることに起因して、トーンを追加する度に精度は向上する。しかし、一般に、第3のトーンが精度の向上に最も寄与し、それに続くトーンは、それほど寄与しない。従って、一部の実装においては、3つの周波数に基づく推定が最適である。
【0094】
本発明の一実装において、下記の単純な規則が用いられた。125Hzから始めて、125Hz間隔で最大3625Hzまでの複数の周波数が、トーン1乃至29として定義される。すべてのトーンを用いて、第1の大まかな推定が行われる。次いで、
● 4kmより長いと推定されるケーブルについては、トーン1乃至14(125乃至1750Hz)が用いられ、
● 3kmより短いと推定されるケーブルについては、トーン14乃至29(1750乃至3625Hz)が用いられ、
● それ以外の場合、トーン1乃至25(125乃至3125Hz)が用いられる。
【0095】
もう1つの実装において、すべてのトーンを用いて、第1の大まかな推定が行われ、ついで、
● 6kmより長いと推定されるケーブルについては、トーン3乃至13(375乃至1625Hz)が用いられ、
● 3kmより短いと推定されるケーブルについては、トーン6乃至26(750乃至3250Hz)が用いられ、
● それ以外の場合、トーン3乃至15(375乃至1875Hz)が用いられる。
【0096】
周波数を選択する場合に考慮されてもよい他の要因は、周波数依存雑音(雑音の多い周波数は避けてもよい)と、非常に低い周波数においては、伝導性Gは、すべてのケーブルタイプについて無視できるわけではないという事実とである(非常に低い周波数は回避してもよい)。
【0097】
例えば、低い周波数を避けるため、例えば、125Hzに等しいかまたはそれより高い周波数を使ってもよいだろうし、375Hzより高いかまたは375Hzに等しい周波数を使ってもよいだろう。
【0098】
さらに、専用の測定機器を使用しない場合、DC信号を使用するのは不可能であることがあり(例えば、ほとんどのライン・ボードによって信号を送信する場合)、その場合は、それによって、周波数がゼロより大きいという制限が課されるであろう。
【0099】
<精度の実現と届く範囲>
^R、^L、^Cを推定する試験が、ケーブル・シミュレータを使って、そしてケーブルドラム上の本物のケーブルで、そしてさらに現場の実際の伝送路でも行われた。
【0100】
一般に、9kmまでの長さのケーブルについては、^Cおよび^Rは、約2乃至6%の精度で推定できる。11kmまでのケーブルは、約15乃至20%の誤差で測定された。長さの推定の精度は、^Cにおける誤差に、kmあたりの電気容量の誤った値によってもたらされた何らかの誤差をプラスしたものと同じである。
【0101】
^Lの推定は、通常、精度がかなり低く、30%のオーダであることも多い。
【0102】
<終端インピーダンスタイプの推定>
上記において、線路の端部はオープンであるかまたは、終端インピーダンスは、線路の条件が、オープンエンドの線路と実質的に同等であるようになっていると想定した。線路の端部がオープンでなく、代わりに、図5に示すように終端インピーダンス62が接続されている場合、終端インピーダンスのタイプが推定されてもよい。
【0103】
伝送路は、片方がインピーダンスZによって終端されており、伝送路の入力インピーダンスは、次式で表すことができる。
【0104】
【数12】

【0105】
Gを無視すると(G=0)、変数jωの級数として展開できる。
【0106】
【数13】

【0107】
この級数は、│γd│<πについて有効である(収束する)。
【0108】
負荷インピーダンスZは、抵抗部分と無効部分との両方を有してもよく、すなわち、Z=R+jXである。RとCのほとんどの実際に起こりうる値について、そして、本発明に用いられる周波数について、直列R−C終端は、容量性終端
【0109】
【数14】

【0110】
として近似されうる。他方、並列R−C終端は、抵抗性終端
【0111】
【数15】

【0112】
として近似されうる。短絡した伝送路(Z=0)についての入力インピーダンスの級数展開を
【0113】
【数16】

【0114】
オープンエンドの伝送路(Z=∞)についての級数展開
【0115】
【数17】

【0116】
と比較すると、入力インピーダンスの虚数部分は、線路がオープンエンド/容量性終端であるかまたは短絡/抵抗性終端であるかに依存して、およそ1/ωまたはωとして変化することが分る。
【0117】
従って、周波数の関数として虚数部分が、オープンエンド/容量性終端線路と短絡/抵抗性終端線路とを区別するのに使用されてもよい。非常に低い周波数(例えば125Hz)での虚数部分の絶対値が、約1乃至2kHzの周波数での虚数部分の絶対値と比較される。低い周波数での虚数部分の絶対値が、より高い周波数での絶対値より大きい場合、線路は、オープンエンドまたは容量性終端である可能性が高い。低い周波数での虚数部分の絶対値が、より小さい場合、線路は、短絡または抵抗性終端である可能性が高い。
【0118】
<本方法のフローチャート>
上記の方法を、図6のフローチャートに示す。本方法は、伝送路上で信号MSin(t)が送信される、ステップ200で始まる。ステップ201において、結果として生じる信号MSout(t)が受信される。ステップ202において、送信された信号と受信された信号とが、FFT変換によって周波数領域の信号へ変換される。そのように変換された信号から、ステップ203において、エコー伝達関数Hechoが算出される。ステップ204において、Hechoと較正パラメータZho(f)、Zhyb(f)、H(f)とから、線路の入力インピーダンスZin(f)が算出される。ステップ205において、対応する正規方程式を解くことによって、二乗誤差関数εを最小化する係数a−1−aが特定される。ステップ206において、係数a−1−aから線路定数^R、^L、^Cが算出される。ステップ207において、線路の電気容量^Cから線路長が算出される。
【0119】
ステップ220において、Zinの虚数部分が、非常に低い周波数(f1、例えば125Hz)およびより高い周波数(f2、例えば1.5kHz)について算出される。ステップ221において、非常に低い周波数f1についてのZin(f)の虚数部分の絶対値が、より高い周波数f2についてのZin(f)の虚数部分の絶対値より大きいかどうかがチェックされる。答えがイエスである場合、線路の端部はオープンであるかまたは容量性終端ステップ222である可能性が高い。答えがノーである場合、線路の端部は短絡しているかまたは抵抗性終端ステップ223である可能性が高い。
【0120】
<本方法を実行するための装置と構成>
本発明の方法は、図1による構成で実行されてもよい。伝送路上での信号の送受信は、ライン・ボード100によって行われ、他方、信号のさらなる処理は別のワークステーション120で行われる。ライン・ボードは、伝送路上で信号を送信し、結果として生じる信号を受信するための標準的な機能を有していてもよく、それを本発明の目的で使用してもよい。送信されることになる信号のデジタル表現が、ワークステーション120からライン・ボードへダウンロードされる。ワークステーションからライン・ボードへコマンドが送られると、信号が伝送路60上で送信され、結果として生じる信号が受信され、次いでそれがワークステーションへ返信される。次いでワークステーションでは、本方法によって推定が行われる。
【0121】
ワークステーション120は、本方法による線路試験を数千本の線路について処理することができる。時間の経過と共に起きる線路の特性の変化を監視するため、試験が計画されて日常的に実行されてもよい。特定の線路について以前の結果と比較すると、障害が発生したことや、発生しそうなことや、一部の線路の特性が次第に悪化しつつあることの指標が示されることがある。そのような指標が自動的に検出され、警告を発生させてもよい。
【0122】
当然、ワークステーションの機能が、複数のコンピュータに分散されてもよいだろうし、同じコンピュータに他の機能性と一緒に常駐してもよいだろう。また、ワークステーションもしくはコンピュータは、電話局装置130とは別の場所に設置されて、ネットワークを介して通信してもよいだろう。
【0123】
ある特定の実装において、そのような他の機能性とは、DSLのためのライン・ボードの全般管理である。もう1つの実装において、そのような他の機能性とは、伝送路管理に関するすべてのあるいはほとんどの機能性が一箇所で行われるような、伝送路のその他の管理に関する。そのようなワークステーションは、「銅線プラントマネジャー」と呼ばれることがある。
【0124】
代案として、本発明の方法は、専用の試験装置またはライン・ボード(POTSライン・ボードであってもよいしそうでなくてもよい)の中に完全に実装されてもよい。また、(信号の送受信に加えて)本方法の一部分がライン・ボードによって行われ、残りが、ライン・ボードが属する通信交換機のプロセッサ110によって行われることも可能である。さらなる代案においては、本方法が、ライン・ボードと、前記通信交換機のプロセッサと、別個のワークステーションとで部分的に行われる。
【図面の簡単な説明】
【0125】
【図1】簡略化した電話局装置のブロック概略図である。
【図2】POTSライン・ボードを簡略化した構造のブロック概略図である。
【図3】POTSライン・ボードを簡略化した構造のブロック概略図である。
【図4】各種のETSIケーブルタイプについての、伝搬定数に線路長を乗算して得られた値の絶対値がπに等しいような条件の場合の、ケーブル長の関数としての周波数の図である。
【図5】POTSライン・ボード、伝送路、および終端インピーダンスの簡略化したブロック概略図である。
【図6】通信伝送路の伝送特性を判定する方法のフローチャートである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信伝送線路の伝送特性の少なくとも1つについての推定値を決定する方法であって、
前記通信伝送線路へ少なくとも1つの信号を送信するステップと、
前記通信伝送線路を伝搬してきた前記信号を受信するステップと、
1つ又は複数の送信信号と1つ又は複数の受信信号との関係から前記推定値を決定するステップと
を含み、
前記1つ又は複数の送信信号は、少なくとも2つの周波数を含んでおり、該2つの周波数は、前通信記伝送線路の長さに該信記伝送線路の伝搬定数を乗算して得られた値の絶対値がπ未満となるような周波数であることを特徴とする方法。
【請求項2】
決定対象となる少なくとも1つの前記伝送特性は、
線路長、
線路抵抗、
線路容量、
線路インダクタンス、
線路終端のインピーダンスのタイプ
のうち1つ以上であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記1つ又は複数の送信信号は、
少なくとも3つの周波数を含んでおり、該3つの周波数は、前通信記伝送線路の長さに該信記伝送線路の伝搬定数を乗算して得られた値の絶対値がπ未満となるような周波数であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
【請求項4】
第1の推定値を生成する際に使用された周波数であって、該第1の推定値によれば、前通信記伝送線路の長さに該信記伝送線路の伝搬定数を乗算して得られた値の絶対値がπ未満となるような周波数のみを使用して第2の推定値を生成するステップを含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。
【請求項5】
前通信記伝送線路の長さに該信記伝送線路の伝搬定数を乗算して得られた値の絶対値がπ未満となるような周波数が決定されるまで、同一の手法を使用して推定値を繰り返し生成することを特徴とする請求項4に記載の方法。
【請求項6】
第2の推定値を生成するために使用された周波数は、第1の推定値から決定された線路長又は線路容量に依存して選択されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
【請求項7】
前記少なくとも2つの周波数は、POTSバンド内に含まれていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の方法。
【請求項8】
少なくとも3つの周波数が、POTSバンド内に含まれていることことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の方法。
【請求項9】
前記通信伝送線路の通常運用における送受信機を通じて前記1つまたは複数の信号が送受信されることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の方法。
【請求項10】
前記送受信機は、POTS送受信機であることを特徴とする請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前前記信号へ前記送受信機が及ぼす影響を補償するために記送信信号と前記受信信号との関係を補正することを特徴とする請求項9又は10に記載の方法。
【請求項12】
約6.4kmよりも長い通信伝送線路について少なくとも1つの伝送特性を推定することを特徴とする請求項7ないし11のいずれか1項に記載の方法。
【請求項13】
装置であって、
通信伝送線路へ信号を送信して該通信伝送線路から信号を受信する手段を備え、請求項1ないし12のいずれか1項に記載の前記方法を実行することを特徴とする装置。
【請求項14】
前記装置は、通信交換局に備えられたライン・ボードであることを特徴とする請求項13に記載の装置。
【請求項15】
通信交換局に備えられた少なくとも1つのライン・ボードと協働して、請求項1ないし12のいずれか1項に記載の方法を実行する装置であって、
前記ライン・ボードは、通信伝送線路へ信号を送信して該通信伝送線路から信号を受信する手段を備えたことを特徴とする装置。
【請求項16】
通信交換局に備えられたライン・ボードと、該通信交換局に備えられた他の少なくとも1つの部分と協働して、請求項1ないし12のいずれか1項に記載の方法を実行するように構成されたことを特徴とする請求項15に記載の装置。
【請求項17】
通信交換局であって、
通信伝送線路へ信号を送信して該通信伝送線路から信号を受信する手段を備え、請求項1ないし12のいずれか1項に記載の前記方法を実行することを特徴とする通信交換局。
【請求項18】
コンピュータプログラムであって、
請求項1ないし12のいずれか1項に記載の前記方法を、請求項13ないし17のいずれか1項に記載の前記装置によって実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公表番号】特表2009−514327(P2009−514327A)
【公表日】平成21年4月2日(2009.4.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−537631(P2008−537631)
【出願日】平成17年10月27日(2005.10.27)
【国際出願番号】PCT/SE2005/001619
【国際公開番号】WO2007/050001
【国際公開日】平成19年5月3日(2007.5.3)
【出願人】(598036300)テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) (2,266)
【Fターム(参考)】