VDSL線路串音測試與數(shù)據(jù)處理

徐貴寶



　　摘要　討論了VDSL線路近端串音和遠(yuǎn)端串音的測試，提出了測試數(shù)據(jù)的初步處理方法。



　　關(guān)鍵詞　VDSL　串音測試　數(shù)據(jù)處理



一、引言



　　隨著高速數(shù)據(jù)接入、視頻點(diǎn)播、家庭辦公、遠(yuǎn)程教學(xué)和醫(yī)療等業(yè)務(wù)需求量的急速增長，寬帶市場得到了飛速的發(fā)展。2003年寬帶用戶數(shù)量突破了1000萬大關(guān)，網(wǎng)絡(luò)游戲等需要高帶寬的業(yè)務(wù)也逐步達(dá)到了一定的規(guī)模�？梢哉f，寬帶通信已經(jīng)進(jìn)入了大規(guī)模應(yīng)用階段。VDSL技術(shù)也因?yàn)榫哂袑掝l帶、高速率等技術(shù)特點(diǎn)而深受人們矚目，其短距離內(nèi)的最大下行速率可達(dá)55Mbit/s，上行速率可達(dá)19Mbit/s甚至更高，被普遍認(rèn)為是一種理想的安全、穩(wěn)定、快速、便捷的寬帶接入技術(shù)。然而，串音問題是xDSL技術(shù)的致命弱點(diǎn)，VDSL也不例外，到目前為止，我國基本上還沒有系統(tǒng)地開展對串音的測試和研究的相關(guān)工作。因此，開展VDSL線路串音的測試和研究工作，積累DSL串音的研究原始數(shù)據(jù)，掌握真實(shí)可靠的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，從而建立起符合我國國情的VDSL噪聲模型，具有十分重要的意義。然而，測試所得的數(shù)據(jù)并不能直接反映VDSL線路串音的特征，必須對它們進(jìn)行必要的處理，才能找出其中的規(guī)律。一般的作法就是利用測試所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來擬合出一條曲線，擬合的方法一般可以采用最小二乘法。



二、VDSL線路串音與測試



　　1.VDSL線路串音



　　由于電容和電感的耦合作用，使得雙絞線對發(fā)送器發(fā)送的信號可能會(huì)串入處于同一主干電纜中其它雙絞線對所連接的發(fā)送器或接收器，造成雙絞線對間的串音干擾。串音干擾一般分為近端串音(NEXT)和遠(yuǎn)端串音(FEXT)兩種。近端串音是指出現(xiàn)在發(fā)送端的串?dāng)_，它既與信號頻率和通道長度有關(guān)，也與施工工藝質(zhì)量有關(guān)，對線路的影響非常大。遠(yuǎn)端串音也稱為遠(yuǎn)端防衛(wèi)度，是指出現(xiàn)在接收端的串?dāng)_，它隨著距離的增大經(jīng)過信道傳輸將產(chǎn)生較大的衰減，對線路影響較小。但由于VDSL線路距離較短(一般不超過1500m)，頻率較高，所以遠(yuǎn)端串音造成的干擾也很大，同樣不能忽視。



　　2.VDSL線路串音測試原理



　　(1)近端串音測試原理



　　在進(jìn)行近端串音測試時(shí)，將信號發(fā)生器和頻譜分析儀都連接在VDSL線路的局端。由于信號發(fā)生器和頻譜分析儀與傳輸線路之間的電阻一般都不匹配，所以需要在信號發(fā)生器和主串線路之間、頻譜分析儀和被串線路之間分別用一個(gè)變量器連接起來。近端串音測試原理如圖l所示。測試步驟為：







　　·按照近端串音原理將所需儀器、儀表連接好；



　　·用頻譜分析儀記下線路中沒有信號時(shí)的波形；



　　·通過信號發(fā)生器發(fā)出噪聲信號；



　　·用頻譜分析儀記下線路中有噪聲信號時(shí)的波形與沒有信號時(shí)的波形之間的差。



　　按照上述步驟所測得的波形，即為近端串音的波形。



　　(2)遠(yuǎn)端串音測試原理



　　遠(yuǎn)端串音的測試與近端串音的測試類似，只不過是將頻譜分析儀連接到了用戶端。遠(yuǎn)端串音測試原理如圖2所示。遠(yuǎn)端串音的測試步驟與近端串音完全相同。








三、VDSL線路串音測試數(shù)據(jù)處理



　　一般來講，測試所得到的數(shù)據(jù)都會(huì)由于各種因素所產(chǎn)生的干擾，不可避免地帶有測試誤差，如果個(gè)別點(diǎn)上的誤差較大，還會(huì)引起測試曲線的嚴(yán)重波動(dòng)。所以，在VDSL線路串音測試時(shí)所得到的測試曲線不可能很好地反映VDSL線路串音特征，很難從中找出其規(guī)律性。為此，我們需要對所得的測試曲線進(jìn)行曲線擬合。



　　1.用最小二乘法進(jìn)行曲線擬合



　　曲線擬合(Curve-fitting)就是要將一組離散的數(shù)據(jù)以一個(gè)近似的曲線方程式來代表。這樣，有了方程式所代表的特性曲線，我們就可以很方便地去運(yùn)用它。曲線擬合的方法有許多，一般我們可以選擇簡單的一階的線性方程或高階的多項(xiàng)式方程。利用一階線性方程進(jìn)行的曲線擬合稱為線性回歸(Linear Regression)，利用高階多項(xiàng)式方程進(jìn)行的曲線擬合稱為多項(xiàng)式回歸(Polynomial Regression)。根據(jù)所測得的VDSL串音曲線可以知道，用一階線性方程擬合的精度太低。因此，在這里我們?nèi)《囗?xiàng)式為擬合曲線。



　　為了盡可能減少擬合誤差所帶來的影響，使得逼近函數(shù)從總的趨勢上更能反映逼近函數(shù)的特性，我們希望所求得的逼近函數(shù)與實(shí)際函數(shù)在整體上來說其偏差按照某種度量方式能夠達(dá)到最小。設(shè)有n對數(shù)據(jù)(xj,yj)(j=1，2，3，…，n)，從這些數(shù)據(jù)中找一個(gè)m次的近似多項(xiàng)式(稱為經(jīng)驗(yàn)公式)f(x)=a0,a1,a2x2+…+amxm，(這里m


　　2.曲線擬合在Matlab中的實(shí)現(xiàn)



　　Matlab是科研數(shù)據(jù)中常用的工具軟件。在Matlab中，提供了利用最小二乘法求多項(xiàng)式經(jīng)驗(yàn)方程的方法，只需要進(jìn)行簡單編程即可。此外，Matlab還具有強(qiáng)大的繪圖功能，能夠直接將原始曲線和擬合的結(jié)果曲線繪出，可以非常方便地對它們進(jìn)行比較分析。



　　通過在Matlab的簡單編程，我們分別處理了一對線路的一組近端串音測試數(shù)據(jù)和一組遠(yuǎn)端串音測試數(shù)據(jù)，其多項(xiàng)式回歸的處理結(jié)果分別如圖3和圖4所示。

圖3　近端串音多項(xiàng)式回歸擬合結(jié)果

圖　4遠(yuǎn)端串音多項(xiàng)式回歸擬合結(jié)果

四、問題與討論



　　本文在用最小二乘法對串音數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，采用的擬合方法只是比較簡單的多項(xiàng)式擬合。是否可以采用正交擬合法，如果采用正交擬合法，正交因子如何選擇，是否還可以采用其他擬合方法，怎樣利用擬合結(jié)果曲線的包絡(luò)曲線，這些問題(當(dāng)然還可能有其他方面的問題)還需要進(jìn)一步討論。



五、結(jié)束語



　　由于我國目前還沒有系統(tǒng)地開展對xDSL技術(shù)串音的測試與研究工作，所以也沒有相關(guān)的資料可以參考。本文只是利用最小二乘法，采用的也只是簡單的多項(xiàng)式擬合方法，在VDSL線路串音測試與數(shù)據(jù)處理方面進(jìn)行了初步的探索，仍然遺留了許多問題有待探討。希望本文能夠起到拋磚引玉的作用，引起廣大電信運(yùn)營管理和技術(shù)工作者的注意，共同為推動(dòng)我國寬帶技術(shù)的發(fā)展、提高網(wǎng)絡(luò)利用率和用戶滿意度而添磚加瓦。






摘自　泰爾網(wǎng)