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CN114172565B - 信道质量检测方法及系统 - Google Patents

信道质量检测方法及系统 Download PDF

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CN114172565B
CN114172565B CN202111470785.5A CN202111470785A CN114172565B CN 114172565 B CN114172565 B CN 114172565B CN 202111470785 A CN202111470785 A CN 202111470785A CN 114172565 B CN114172565 B CN 114172565B
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Abstract

本发明提供了一种信道质量检测方法及系统，包括：步骤S1：发射端发送预设的周期性伪随机码序列；步骤S2：在接收端集成同样的伪随机码发生器，产生相同序列的伪随机码；步骤S3：接收端接收的信号包括传输信号和反射信号，并进行信号采样；步骤S4：接收端将采样信号和相同序列的伪随机码做相关性计算，确定信号不连续点或反射点相对于主信号的时间延迟和能量大小；步骤S5：根据主信号的时间延迟和能量大小，计算出信号不连续点或反射点的物理距离和对信号造成影响的大小。

Description

信道质量检测方法及系统
技术领域
本发明涉及光电子技术领域，具体地，涉及信道质量检测方法及系统，更为具体地，涉及光电器件及信道测量方法。
背景技术
如图1所示，发送端A发送信号到接收端B，中间信道有多个不连续点1,2,...,N，信号传输过程中，碰到不连续点会产生反射，反射信号在其它不连续点又会产生第二次或者更多次反射(如图，信号在不连续点2第一次反射，反射信号碰到不连续点1产生第二次反射，然后再不连续点N产生第三次反射，最后再不连续点N-1产生第四次反射)，如图2所示，最终各反射信号会在接收端B和接收到的信号叠加，影响接收的信号质量，从而导致误码。
信道的质量通常通过专有的TDR或者OTDR设备进行测量，并且需要将正常通信线路断开进行检测。在进行TDR/OTDR测试时，需要将专有的设备替代发送端A，发送特定信号，根据反射信号的强弱和延迟检测信道不连续点。
专利文献CN113091795A(申请号：202110335135.3)公开了光电器件与信道的测量方法及系统、装置、介质，包括：步骤S1：配置周期性激励源发送周期性激励信号A；步骤S2：在周期性激励信号A的输出点用采样设备AA采集输出信号A+NA，并进行多个周期的平均，过滤噪声；步骤S3：将采集到的输出信号A+NA作为输入接到待测器件或者信道H；步骤S4：在待测器件或者信道H的输出点用采样设备BB采集输出信号B+NB，并进行多个周期的平均值计算，过滤噪声；步骤S5：将采样设备AA和采样设备BB的采样结果传送给分析软件C，计算待测器件或信道H的传递函数。
本发明在发送端A和接收端B的设备中集成信号处理算法，提供在线检测信道质量的方法，定位不连续点的位置和反射强度。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种信道质量检测方法及系统。
根据本发明提供的一种信道质量检测方法，包括：
步骤S1：在发射端发送预设的周期性伪随机码序列；
步骤S2：在接收端集成同样的伪随机码发生器，产生相同序列的伪随机码；
步骤S3：在接收端进行信号采样，接收的采样信号包括传输信号和反射信号；
步骤S4：在接收端将采样信号和相同序列的伪随机码做相关性计算，确定信号不连续点或反射点相对于主信号的时间延迟和能量大小；
步骤S5：根据主信号的时间延迟和能量大小，计算出信号不连续点或反射点的物理距离和对信号造成影响的大小。
优选地，所述伪随机码序列的周期长度比信号在信道的单程传输时间大于预设倍。
优选地，所述步骤S3采用：
D(t)为发送端的伪随机序列信号；H(t)为传输信道的冲击响应；到达接收端后信号为D(t)*H(t)，其中*为卷积运算；
由于不连续点的反射叠加，假设不连续点的总体冲击响应为Hr(t)，则由于信号不连续点或反射而导致的叠加信号为D(t)*Hr(t)，其中*为卷积运算；
接收端的信号R＝D(t)*H(t)+D(t)*Hr(t)＝D(t)*(H(t)+Hr(t))＝D(t)*Hc(t),其中，Hc(t)为信道冲击响应和反射冲击响应的叠加冲击响应；
R(k)＝sumt(x(t)h(k-t)),k＝-m,...0,1,...n；
其中，R(k)为接收端的信号采样，k是每个采样时间点；x(t)表示延迟为0的信号x，h(k-t)表示信道冲击响应h(t)在延迟k时刻后在时间上做镜像映射，m表示需要分析到主信号之前m个时刻的影响，n表示需要分析到主信号之后n个时刻的影响，sumt表示对所有t的取值下x(t)h(k-t)的乘积进行加法求和。
优选地，所述步骤S4采用：采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算或将采样信号先进行存储，然后从存储单元中将采样信号读出，离线和同序列伪随机码进行相关性运算。
优选地，所述步骤S4采用：为了减少随机噪声对计算结果的影响，将接收信号在多个伪随机序列周期M进行平均，从而降低随机噪声在最终结果中的分量；
将采样信号R(k)和同样的伪随机序列Dr(t)进行相关计算：
Correlation(Dr,R(k))/M＝H(t)+Hr(t),当Dr和D的序列周期同步；
Correlation(Dr,R(k))/M＝1/M or 0,当Dr(t)和D(t)的序列周期不同步；
其中，M表示序列码型周期长度；Correlation(Dr,R)表示采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算；
改变Dr(t)的序列周期起始时间位置j，和采样接收信号R(k)进行相关计算，对于每个不同起始位置,把伪随机序列Dr(t-j)和采样信号进行相关运算，从而得到每个采样时间点j的信道冲击响应，冲击响应中包括每个反射在主接收信号之后的延迟和能量大小；
correlation(Dr(t-j),R(k))/M＝Hc(j)＝H(j)+Hr(j),j＝-m,...0,1,...n。
优选地，所述步骤S5采用：如果和接收采样信号进行相关的是伪随机序列的冲击序列Dri，Dri表示每个伪随机码bit周期中只有一个采样时间点代表伪随机码，利用伪随机序列的相关特性，M值达到预设值时，忽略1/M，则得到每个采样时间点j的信道脉冲响应：
correlation(Dri(t-j),R(k))/M＝Hcp(j)＝Hp(j)+Hrp(j),j＝-m,...0,1,...n；
其中，Hcp(j)是信道的脉冲响应；由于信号不连续点或反射点通常距离发送端有一定距离，因而Hrp(j)离开Hp(j)的主信号能量有一定延迟，Hcp(j)中距离主信号能量达到预设值的能量就是信号不连续点或反射造成的；通过分析Hcp(j)中各反射能量的幅度以及距离主信号能量的时间得到信号不连续点或反射点的位置和反射能量。
根据本发明提供的一种信道质量检测系统，包括：
模块M1：在发射端发送预设的周期性伪随机码序列；
模块M2：在接收端集成同样的伪随机码发生器，产生相同序列的伪随机码；
模块M3：在接收端进行信号采样，接收的采样信号包括传输信号和反射信号；
模块M4：在接收端将采样信号和相同序列的伪随机码做相关性计算，确定信号不连续点或反射点相对于主信号的时间延迟和能量大小；
模块M5：根据主信号的时间延迟和能量大小，计算出信号不连续点或反射点的物理距离和对信号造成影响的大小。
优选地，所述伪随机码序列的周期长度比信号在信道的单程传输时间大于预设倍。
优选地，所述模块M3采用：
D(t)为发送端的伪随机序列信号；H(t)为传输信道的冲击响应；到达接收端后信号为D(t)*H(t)，其中*为卷积运算；
由于不连续点的反射叠加，假设不连续点的总体冲击响应为Hr(t)，则由于信号不连续点或反射而导致的叠加信号为D(t)*Hr(t)，其中*为卷积运算；
接收端的信号R＝D(t)*H(t)+D(t)*Hr(t)＝D(t)*(H(t)+Hr(t))＝D(t)*Hc(t),其中，Hc(t)为信道冲击响应和反射冲击响应的叠加冲击响应；
R(k)＝sumt(x(t)h(k-t)),k＝-m,...0,1,...n；
其中，R(k)为接收端的信号采样，k是每个采样时间点；x(t)表示延迟为0的信号x，h(k-t)表示信道冲击响应h(t)在延迟k时刻后在时间上做镜像映射，m表示需要分析到主信号之前m个时刻的影响，n表示需要分析到主信号之后n个时刻的影响，sumt表示对所有t的取值下x(t)h(k-t)的乘积进行加法求和。
优选地，所述模块M4采用：采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算或将采样信号先进行存储，然后从存储单元中将采样信号读出，离线和同序列伪随机码进行相关性运算；
所述模块M4采用：为了减少随机噪声对计算结果的影响，将接收信号在多个伪随机序列周期M进行平均，从而降低随机噪声在最终结果中的分量；
将采样信号R(k)和同样的伪随机序列Dr(t)进行相关计算：
Correlation(Dr,R(k))/M＝H(t)+Hr(t),当Dr和D的序列周期同步；
Correlation(Dr,R(k))/M＝1/M or 0,当Dr(t)和D(t)的序列周期不同步；
其中，M表示序列码型周期长度；Correlation(Dr,R)表示采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算；
改变Dr(t)的序列周期起始时间位置j，和采样接收信号R(k)进行相关计算，对于每个不同起始位置,把伪随机序列Dr(t-j)和采样信号进行相关运算，从而得到每个采样时间点j的信道冲击响应，冲击响应中包括每个反射在主接收信号之后的延迟和能量大小；
correlation(Dr(t-j),R(k))/M＝Hc(j)＝H(j)+Hr(j),j＝-m,...0,1,...n；
所述模块M5采用：如果和接收采样信号进行相关的是伪随机序列的冲击序列Dri，Dri表示每个伪随机码bit周期中只有一个采样时间点代表伪随机码，利用伪随机序列的相关特性，M值达到预设值时，忽略1/M，则得到每个采样时间点j的信道脉冲响应：
correlation(Dri(t-j),R(k))/M＝Hcp(j)＝Hp(j)+Hrp(j),j＝-m,...0,1,...n；
其中，Hcp(j)是信道的脉冲响应；由于信号不连续点或反射点通常距离发送端有一定距离，因而Hrp(j)离开Hp(j)的主信号能量有一定延迟，Hcp(j)中距离主信号能量达到预设值的能量就是信号不连续点或反射造成的；通过分析Hcp(j)中各反射能量的幅度以及距离主信号能量的时间得到信号不连续点或反射点的位置和反射能量。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明为通信、数据网络提供了一个方便、快捷的故障检测方法，通常在网络设备或者芯片中已经具备伪随机码序列的产生功能，只需在接收端增加数据采样功能，通过相关性信号处理和计算，即可迅速定位网络中的故障点，实现专有的TDR设备检测故障的技术效果，检测时间快，并且可以远程在线操作，降低网络运维的成本，提高运维效率。
本发明通过在发送端增加伪随机序列发生器，在接收端对信号进行采样，并和相同伪随机序列进行相关性计算的信号处理结构，解决了在线检测信道质量的问题，可以检测信道中各不连续点的位置和反射能量。
可以方便地获得信道中不连续点的反射强度和位置，无需特别的设备，并且在线进行检测，可以应用于传输电信号的信道，也可以是光信号或者其它信道匹配对信号质量有影响的信道质量检测。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为数据传输网络信道不连续点引起的反射
图2为接收端信号：传输的信号和多个反射信号的叠加
图3为信道质量检测架构：发射端，接收端
图4为接收端信号分析：传输信号和一个反射信号的叠加场景
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
根据本发明提供的一种信道质量检测方法，包括：
步骤S1：在发射端发送预设的周期性伪随机码序列；
步骤S2：在接收端集成同样的伪随机码发生器，产生相同序列的伪随机码；
步骤S3：在接收端进行信号采样，接收的采样信号包括传输信号和信号不连续点或反射信号；
步骤S4：在接收端将采样信号和相同序列的伪随机码做相关性计算，确定信号不连续点或反射点相对于主信号的时间延迟和能量大小；
步骤S5：根据主信号的时间延迟和能量大小，计算出信号不连续点或反射点的物理距离和对信号造成影响的大小。
具体地，所述伪随机码序列的周期长度比信号在信道的单程传输时间大于预设倍。
具体地，所述步骤S3采用：
D(t)为发送端的伪随机序列信号；H(t)为传输信道的冲击响应；到达接收端后信号为D(t)*H(t)，其中*为卷积运算；
由于不连续点的反射叠加，假设不连续点的总体冲击响应为Hr(t)，则由于反射而导致的叠加信号为D(t)*Hr(t)，其中*为卷积运算；
接收端的信号R＝D(t)*H(t)+D(t)*Hr(t)＝D(t)*(H(t)+Hr(t))＝D(t)*Hc(t),其中，Hc(t)为信道冲击响应和反射冲击响应的叠加冲击响应；
R(k)＝sumt(x(t)h(k-t)),k＝-m,...0,1,...n；
其中，R(k)为接收端的信号采样，k是每个采样时间点；x(t)表示延迟为0的信号x，h(k-t)表示信道冲击响应h(t)在延迟k时刻后在时间上做镜像映射，m表示需要分析到主信号之前m个时刻的影响，n表示需要分析到主信号之后n个时刻的影响，sumt表示对所有t的取值下x(t)h(k-t)的乘积进行加法求和。
具体地，所述步骤S4采用：采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算或将采样信号先进行存储，然后从存储单元中将采样信号读出，离线和同序列伪随机码进行相关性运算。
具体地，所述步骤S4采用：为了减少随机噪声对计算结果的影响，将接收信号在多个伪随机序列周期M进行平均，从而降低随机噪声在最终结果中的分量；
将采样信号R(k)和同样的伪随机序列Dr(t)进行相关计算：
Correlation(Dr,R(k))/M＝H(t)+Hr(t),当Dr和D的序列周期同步；
Correlation(Dr,R(k))/M＝1/M or 0,当Dr(t)和D(t)的序列周期不同步；
其中，M表示序列码型周期长度；Correlation(Dr,R)表示采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算；
改变Dr(t)的序列周期起始时间位置j，和采样接收信号R(k)进行相关计算，对于每个不同起始位置,把伪随机序列Dr(t-j)和采样信号进行相关运算，从而得到每个采样时间点j的信道冲击响应，冲击响应中包括每个反射在主接收信号之后的延迟和能量大小；
correlation(Dr(t-j),R(k))/M＝Hc(j)＝H(j)+Hr(j),j＝-m,...0,1,...n。
具体地，所述步骤S5采用：如果和接收采样信号进行相关的是伪随机序列的冲击序列Dri，Dri表示每个伪随机码bit周期中只有一个采样时间点代表伪随机码，利用伪随机序列的相关特性，M值达到预设值时，忽略1/M，则得到每个采样时间点j的信道脉冲响应：
correlation(Dri(t-j),R(k))/M＝Hcp(j)＝Hp(j)+Hrp(j),j＝-m,...0,1,...n；
其中，Hcp(j)是信道的脉冲响应；由于信号不连续点或反射点通常距离发送端有一定距离，因而Hrp(j)离开Hp(j)的主信号能量有一定延迟，Hcp(j)中距离主信号能量达到预设值的能量就是信号不连续点或反射造成的；通过分析Hcp(j)中各信号不连续点或反射能量的幅度以及距离主信号能量的时间得到信号不连续点或反射点的位置和反射能量。
根据本发明提供的一种信道质量检测系统，包括：
模块M1：在发射端发送预设的周期性伪随机码序列；
模块M2：在接收端集成同样的伪随机码发生器，产生相同序列的伪随机码；
模块M3：在接收端进行信号采样，接收的采样信号包括传输信号和信号不连续点或反射信号；
模块M4：在接收端将采样信号和相同序列的伪随机码做相关性计算，确定信号不连续点或反射点相对于主信号的时间延迟和能量大小；
模块M5：根据主信号的时间延迟和能量大小，计算出信号不连续点或反射点的物理距离和对信号造成影响的大小。
具体地，所述伪随机码序列的周期长度比信号在信道的单程传输时间大于预设倍。
具体地，所述模块M3采用：
D(t)为发送端的伪随机序列信号；H(t)为传输信道的冲击响应；到达接收端后信号为D(t)*H(t)，其中*为卷积运算；
由于不连续点的反射叠加，假设不连续点的总体冲击响应为Hr(t)，则由于反射而导致的叠加信号为D(t)*Hr(t)，其中*为卷积运算；
接收端的信号R＝D(t)*H(t)+D(t)*Hr(t)＝D(t)*(H(t)+Hr(t))＝D(t)*Hc(t),其中，Hc(t)为信道冲击响应和反射冲击响应的叠加冲击响应；
R(k)＝sumt(x(t)h(k-t)),k＝-m,...0,1,...n；
其中，R(k)为接收端的信号采样，k是每个采样时间点；x(t)表示延迟为0的信号x，h(k-t)表示信道冲击响应h(t)在延迟k时刻后在时间上做镜像映射，m表示需要分析到主信号之前m个时刻的影响，n表示需要分析到主信号之后n个时刻的影响，sumt表示对所有t的取值下x(t)h(k-t)的乘积进行加法求和。
具体地，所述模块M4采用：采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算或将采样信号先进行存储，然后从存储单元中将采样信号读出，离线和同序列伪随机码进行相关性运算；
所述模块M4采用：为了减少随机噪声对计算结果的影响，将接收信号在多个伪随机序列周期M进行平均，从而降低随机噪声在最终结果中的分量；
将采样信号R(k)和同样的伪随机序列Dr(t)进行相关计算：
Correlation(Dr,R(k))/M＝H(t)+Hr(t),当Dr和D的序列周期同步；
Correlation(Dr,R(k))/M＝1/M or 0,当Dr(t)和D(t)的序列周期不同步；
其中，M表示序列码型周期长度；Correlation(Dr,R)表示采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算；
改变Dr(t)的序列周期起始时间位置j，和采样接收信号R(k)进行相关计算，对于每个不同起始位置,把伪随机序列Dr(t-j)和采样信号进行相关运算，从而得到每个采样时间点j的信道冲击响应，冲击响应中包括每个反射在主接收信号之后的延迟和能量大小；
correlation(Dr(t-j),R(k))/M＝Hc(j)＝H(j)+Hr(j),j＝-m,...0,1,...n；
所述模块M5采用：如果和接收采样信号进行相关的是伪随机序列的冲击序列Dri，Dri表示每个伪随机码bit周期中只有一个采样时间点代表伪随机码，利用伪随机序列的相关特性，M值达到预设值时，忽略1/M，则得到每个采样时间点j的信道脉冲响应：
correlation(Dri(t-j),R(k))/M＝Hcp(j)＝Hp(j)+Hrp(j),j＝-m,...0,1,...n；
其中，Hcp(j)是信道的脉冲响应；由于信号不连续点或反射点通常距离发送端有一定距离，因而Hrp(j)离开Hp(j)的主信号能量有一定延迟，Hcp(j)中距离主信号能量达到预设值的能量就是信号不连续点或反射造成的；通过分析Hcp(j)中各信号不连续点或反射能量的幅度以及距离主信号能量的时间得到信号不连续点或反射点的位置和反射能量。
实施例2
实施例2是实施例1的优选例
如图3至图4所示，本发明在发送端A和接收端B的设备中集成信号处理算法，提供在线检测信道质量的方法，定位不连续点的位置和反射强度。
信道的污损、进水、断裂等会造成信道特性不连续，从而造成信号反射，造成传输故障，本发明是在信道中传输周期性伪随机码序列，利用伪随机码的相关性特性，在接收端进行相关运算，推导出信道传输函数，确定反射点相对于主信号的时间延迟和能量大小，计算出信号不连续点或反射点的物理距离和对信号造成影响的大小。
根据本发明提供的一种信道质量检测方法，包括：
步骤S1：发射端发送预先设定的周期性伪随机码序列，为避免相关性计算的混叠效应，方便定位，伪随机码序列的周期长度要大于2倍信号在信道的单程传输时间；如果有混叠效应，需要接收端对各反射点可能的多个反射位置进行排列组合，和相关性计算之后的结果对比，确定最可能的反射点位置组合；
步骤S2：接收端对接收的信号采样；
步骤S3：接收端将采样信号和同发射端一样的已知周期性伪随机码序列做相关性计算，改变已知周期性伪随机码序列的延迟t，重复相关性计算correlation(t)；
步骤S4：对correlation(t)进行分析，如果信道连续，没有不连续点引起的反射信号，则在主信号之后，correlation(t)的能量都接近0，如果在t＝t0,correlation(t＝t0)有较大能量，说明有反射点造成反射信号在主信号t0延迟后到达接收端，用信号传输速度乘以t0可以算出信号传输的往返距离(光纤传输中，信号以光速传播)，从而确定反射点(故障点)离开发射端的位置。反射的强度越大，代表叠加到正常信号上的能量越大，按照反射强度的大小，可以知道每个反射点(故障点)对信号传输的影响，确定是否需要对故障点进行维修。
如图2所示，发送端集成周期伪随机码发生器，该周期伪随机码满足下列特性：
ABS(Correlation(D(t-i),D(t-j)))＝M，当i＝j
ABS(Correlation(D(t-i),D(t-j))＝1 or 0，当i≠j
其中D(t-i)和D(t-j)分别是同一伪随机码序列分别延迟了时间i和时间j,M为序列码型周期长度，对于PRBS 27-1码，M＝127，当M增大时，其自相关函数(i≠j)趋近于0。
对于采样信号，A(t)和B(t)的相关运算
correlation(A(t),B(t))＝sum(A(ti)x B(ti)),i＝1,2,...N
其中，A(ti)和B(ti)分别是A(t)在ti时刻的值和B(t)在ti时刻的值。如果A(t)和B(t)相关性低，A(ti)和B(ti)随机性高，他们的乘积就是一个随机数，所有的A(ti)x B(ti)相加后的和趋近于0。如果A(ti)和B(ti)相关性高，所有的A(ti)x B(ti)相加后的和相对于不相关的情况就会有一个非0的值。
在接收端集成同样的伪随机码发生器，产生相同序列的伪随机码Dr(t),接收端接收的信号包括传输信号和反射信号，接收端进行信号采样，包括：
采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算；或者将采样信号先进行存储，然后从存储单元中将采样信号读出，离线和同序列伪随机码进行相关性计算；
通过上述两种实现方式进行相关计算，一种是在设备或者芯片内集成相关计算的专门硬件，这样可以实时进行计算。另外一种是说先把采样数据存下来，然后用读出，用通用MCU或者其它通用计算模块，进行计算，第二种方式速度慢，但不需要集成相关计算的专门硬件。
如果D(t)为发送端的伪随机序列信号，H(t)为传输信道的冲击响应，到达接收端后信号为D(t)*H(t)，其中*为卷积运算；
由于不连续点的反射叠加，假设不连续点的总体冲击响应为Hr(t)，则由于反射而导致的叠加信号为D(t)*Hr(t)，其中*为卷积运算；
接收端的信号R＝D(t)*H(t)+D(t)*Hr(t)＝D(t)*(H(t)+Hr(t))＝D(t)*Hc(t),其中Hc(t)为信道冲击响应和反射冲击响应的叠加冲激响应；
R(k)＝sumt(x(t)h(k-t)),k＝-m,...0,1,...n；
R(k)为接收端的信号采样，其中k是每个采样时间点；x(t)表示延迟为0的信号x，h(k-t)表示信道冲击响应h(t)在延迟k时刻后在时间上做镜像映射，m表示需要分析到主信号之前m个时刻的影响，n表示需要分析到主信号之后n个时刻的影响，sumt表示对所有t的取值下x(t)h(k-t)的乘积进行加法求和。
为了减少随机噪声对计算结果的影响，可以将接收信号在多个伪随机序列周期M进行平均，从而降低随机噪声在最终结果中的分量。
将接收采样信号R(k)和同样的伪随机序列Dr(t)进行相关计算，
Correlation(Dr,R(k))/M＝H(t)+Hr(t),当Dr和D的序列周期同步；
Correlation(Dr,R(k))/M＝1/M or 0,当Dr(t)和D(t)的序列周期不同步；
Correlation(Dr,R(k))表示采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算；
改变Dr的序列周期起始时间位置j，和采样接收信号R(k)进行相关计算，对于每个不同起始位置,把伪随机序列Dr(t-j)和采样信号进行相关运算，从而得到每个采样时间点j的信道冲击响应，冲击响应中有每个反射在主接收信号之后的延迟和能量大小，从而推算出信号不连续点或反射点(故障点)的物理位置。
correlation(Dr(t-j),R(k))/M＝Hc(j)＝H(j)+Hr(j),j＝-m,...0,1,...n。
如果和接收采样信号进行相关的是伪随机序列的冲击序列Dri，即每个伪随机码bit周期中只有一个采样时间点代表伪随机码，利用伪随机序列的相关特性，M值达到预设值时，忽略1/M，则得到每个采样时间点j的信道脉冲响应；
correlation(Dri(t-j),R(k))/M＝Hcp(j)＝Hp(j)+Hrp(j),j＝-m,...0,1,...n；
其中Hcp(j)是信道的脉冲响应。由于信号不连续点或反射点通常距离发送端有一定距离，因而Hrp(j)离开Hp(j)的主信号能量有一定延迟，Hcp(j)中距离主信号能量较远的能量就是信号不连续点或反射造成的。通过分析Hcp(j)中各反射能量的幅度以及距离主信号能量的时间，可以推算出信号不连续点或反射点的位置和反射能量。
由于伪随机码序列的周期性，Hcp(j)的周期等于伪随机码周期，如果反射点的延迟大于伪随机码周期，该反射点能量将产生混叠效应，折叠到Hcp(j)的周期内。为避免混叠效应，可以增加伪随机码序列的周期长度，或者降低发送信号的波特率(增加每个bit的周期)。
通过上述方法，可以方便地获得信道中不连续点的反射强度和位置，信道的带宽、衰减，无需特别的设备，并且在线进行检测，可以应用于传输电信号的信道，也可以是光信号或者其它信道匹配对信号质量有影响的信道质量检测。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种信道质量检测方法，其特征在于，包括：
步骤S1：在发射端发送预设的周期性伪随机码序列；
步骤S2：在接收端集成同样的伪随机码发生器，产生相同序列的伪随机码；
步骤S3：在接收端进行信号采样，接收的采样信号包括传输信号和反射信号；
步骤S4：在接收端将采样信号和相同序列的伪随机码做相关性计算，确定信号不连续点或反射点相对于主信号的时间延迟和能量大小；
步骤S5：根据信号不连续点或反射点相对于主信号的时间延迟和能量大小，计算出信号不连续点或反射点的物理距离和对信号造成影响的大小；
所述步骤S4采用：为了减少随机噪声对计算结果的影响，将接收信号在多个伪随机序列周期M进行平均，从而降低随机噪声在最终结果中的分量；
将采样信号R(k)和同样的伪随机序列Dr(t)进行相关计算：
Correlation(Dr,R(k))/M=H(t)+Hr(t),当Dr(t)和D(t)的序列周期同步；
Correlation(Dr,R(k))/M=1/M or 0,当Dr(t)和D(t)的序列周期不同步；
其中，M表示序列码型周期长度；Correlation(Dr,R)表示采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算；H(t)表示传输信道的冲击响应；Hr(t)表示不连续点的总体冲击响应，D(t)表示发送端的伪随机序列信号；
改变Dr（t）的序列周期起始时间位置j，和采样接收信号R(k)进行相关计算，对于每个不同起始位置,把伪随机序列Dr(t-j)和采样信号进行相关运算，从而得到每个采样时间点j的信道冲击响应，冲击响应中包括每个反射在主接收信号之后的延迟和能量大小；
correlation(Dr(t-j),R(k))/M=Hc(j)=H(j)+Hr(j),j=-m,...0,1,...n；
所述步骤S5采用：如果和接收采样信号进行相关的是伪随机序列的冲击序列Dri，Dri表示每个伪随机码bit周期中只有一个采样时间点代表伪随机码，利用伪随机序列的相关特性，M值达到预设值时，忽略1/M，则得到每个采样时间点j的信道脉冲响应：
correlation(Dri(t-j),R(k))/M=Hcp(j)=Hp(j)+Hrp(j),j=-m,...0,1,...n；
其中，Hcp(j)是信道的脉冲响应；由于信号不连续点或反射点通常距离发送端有一定距离，因而Hrp(j)离开Hp(j)的主信号能量有一定延迟，Hcp(j)中距离主信号能量达到预设值的能量就是信号不连续点或反射造成的；通过分析Hcp(j)中各信号不连续点或反射能量的幅度以及距离主信号能量的时间得到信号不连续点或反射点的位置和反射能量。
2.根据权利要求1所述的信道质量检测方法，其特征在于，所述伪随机码序列的周期长度比信号在信道的单程传输时间大于预设倍。
3.根据权利要求1所述的信道质量检测方法，其特征在于，所述步骤S3采用：
D(t)为发送端的伪随机序列信号；H(t)为传输信道的冲击响应；到达接收端后信号为D(t)*H(t)，其中*为卷积运算；
由于不连续点的反射叠加，假设不连续点的总体冲击响应为Hr(t)，则由于信号不连续点或反射而导致的叠加信号为D(t)*Hr(t)，其中*为卷积运算；
接收端的信号R=D(t)*H(t)+D(t)*Hr(t)=D(t)*(H(t)+Hr(t))=D(t)*Hc(t),其中，Hc(t)为信道冲击响应和反射冲击响应的叠加冲击响应；
R(k)=sumt(x(t)h(k-t)),k=-m,...0,1,...n；
其中，R(k)为接收端的信号采样，k是每个采样时间点；x(t)表示延迟为0的信号x，h(k-t）表示信道冲击响应h(t)在延迟k时刻后在时间上做镜像映射，m表示需要分析到主信号之前m个时刻的影响，n表示需要分析到主信号之后n个时刻的影响，sumt表示对所有t的取值下x(t)h(k-t)的乘积进行加法求和。
4.根据权利要求1所述的信道质量检测方法，其特征在于，所述步骤S4采用：采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算或将采样信号先进行存储，然后从存储单元中将采样信号读出，离线和同序列伪随机码进行相关性运算。
5.一种信道质量检测系统，其特征在于，包括：
模块M1：在发射端发送预设的周期性伪随机码序列；
模块M2：在接收端集成同样的伪随机码发生器，产生相同序列的伪随机码；
模块M3：在接收端进行信号采样，接收的采样信号包括传输信号和反射信号；
模块M4：在接收端将采样信号和相同序列的伪随机码做相关性计算，确定信号不连续点或反射点相对于主信号的时间延迟和能量大小；
模块M5：根据信号不连续点或反射点相对于主信号的时间延迟和能量大小，计算出信号不连续点或反点的物理距离和对信号造成影响的大小；
所述模块M4采用：采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算或将采样信号先进行存储，然后从存储单元中将采样信号读出，离线和同序列伪随机码进行相关性运算；
所述模块M4采用：为了减少随机噪声对计算结果的影响，将接收信号在多个伪随机序列周期M进行平均，从而降低随机噪声在最终结果中的分量；
将采样信号R(k)和同样的伪随机序列Dr(t)进行相关计算：
Correlation(Dr,R(k))/M=H(t)+Hr(t),当Dr和D(t)的序列周期同步；
Correlation(Dr,R(k))/M=1/M or 0,当Dr(t)和D(t)的序列周期不同步；
其中，M表示序列码型周期长度；Correlation(Dr,R)表示采样的信号和接收端产生的同样序列伪随机码进行相关性运算；H(t)表示传输信道的冲击响应；Hr(t)表示不连续点的总体冲击响应，D(t)表示发送端的伪随机序列信号；
改变Dr（t）的序列周期起始时间位置j，和采样接收信号R(k)进行相关计算，对于每个不同起始位置,把伪随机序列Dr(t-j)和采样信号进行相关运算，从而得到每个采样时间点j的信道冲击响应，冲击响应中包括每个反射在主接收信号之后的延迟和能量大小；
correlation(Dr(t-j),R(k))/M=Hc(j)=H(j)+Hr(j),j=-m,...0,1,...n；
所述模块M5采用：如果和接收采样信号进行相关的是伪随机序列的冲击序列Dri，Dri表示每个伪随机码bit周期中只有一个采样时间点代表伪随机码，利用伪随机序列的相关特性，M值达到预设值时，忽略1/M，则得到每个采样时间点j的信道脉冲响应：
correlation(Dri(t-j),R(k))/M=Hcp(j)=Hp(j)+Hrp(j),j=-m,...0,1,...n；
其中，Hcp(j)是信道的脉冲响应；由于信号不连续点或反射点通常距离发送端有一定距离，因而Hrp(j)离开Hp(j)的主信号能量有一定延迟，Hcp(j)中距离主信号能量达到预设值的能量就是信号不连续点或反射造成的；通过分析Hcp(j)中各信号不连续点或反射能量的幅度以及距离主信号能量的时间得到信号不连续点或反射点的位置和反射能量。
6.根据权利要求5所述的信道质量检测系统，其特征在于，所述伪随机码序列的周期长度比信号在信道的单程传输时间大于预设倍。
7.根据权利要求5所述的信道质量检测系统，其特征在于，所述模块M3采用：
D(t)为发送端的伪随机序列信号；H(t)为传输信道的冲击响应；到达接收端后信号为D(t)*H(t)，其中*为卷积运算；
由于不连续点的反射叠加，假设不连续点的总体冲击响应为Hr(t)，则由于信号不连续点或反射而导致的叠加信号为D(t)*Hr(t)，其中*为卷积运算；
接收端的信号R=D(t)*H(t)+D(t)*Hr(t)=D(t)*(H(t)+Hr(t))=D(t)*Hc(t),其中，Hc(t)为信道冲击响应和反射冲击响应的叠加冲击响应；
R(k)=sumt(x(t)h(k-t)),k=-m,...0,1,...n；
其中，R(k)为接收端的信号采样，k是每个采样时间点；x(t)表示延迟为0的信号x，h(k-t）表示信道冲击响应h(t)在延迟k时刻后在时间上做镜像映射，m表示需要分析到主信号之前m个时刻的影响，n表示需要分析到主信号之后n个时刻的影响，sumt表示对所有t的取值下x(t)h(k-t)的乘积进行加法求和。
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