寬頻數據機（wideband modem），是使用多個模擬話路頻寬來傳輸數據信號所用的數據機。
基本介紹
- 中文名：寬頻數據機
- 外文名：widebandmodem
- 套用學科：計算機、通信
簡介,基本單元,算法設計,
簡介
寬頻數據機是使用多個模擬話路頻寬來傳輸數據信號所用的數據機。在多路載波系統中，一個模擬電話信道的標稱頻寬為 4kHz，12個話路合在一起構成一個基群，頻寬為 48kHz（60～108kHz），5個基群即60個話路合在一起構成一個超群，頻寬為240kHz（312～552kHz），5個超群合在一起構成一個300路主群，頻寬為1 232kHz（812～2 044kHz）。根據寬頻數據機所占用的頻帶不同，有基群數據機、超群數據機和主群數據機之分。
寬頻數據機主要用於計算機與計算機，多路低、中速數據復用為高速數據，數字保密電話和檔案傳真等高速數據傳輸的地方。隨著數字網的建設和發展，利用數字信道傳輸高速數據也愈來愈多，它既經濟又方便可靠。因此，對寬頻數據機的需求不甚迫切，研製開發沒有明顯的進展。
基本單元
在寬頻數據機中，套用較多的是基群數據機，其傳輸速率為48、56、64、72、96、112、128、144kbit/s，採用單邊帶調幅，租用四線專線電路，全雙工同步傳輸。寬頻數據機的基本單元有：
①調製解調單元 採用第四類部分回響單邊帶調幅，載波頻率為100kHz；
②擾碼器/解擾器 擾碼器將數據信號中短周期序列變換成一個長周期序列，使數據信號成為準隨機信號；解擾器是將收到的長周期序列還原成數據序列；
③均衡器 用自適應均衡器來均衡信道和數據機內有關單元產生的衰減失真和群時延失真；
④載頻和定時系統 載頻系統提供調製與解調單元100kHz的載波頻率。定時系統提供收發雙方的位定時信號及其他時鐘信號；
⑤接口符合CCITT V．24、V．10和V．11建議。
算法設計
3.1 傳輸體制
寬頻無線通信多使用正交頻分復用(OFDM)體制，以提高數據傳輸速率和抗多徑干擾能力，並簡化均衡器設計。為提高抗大多徑干擾能力,可以考慮使用單載波頻域均衡。
3.2 系統同步
(1)幀同步
傳統的OFDM系統使用Minn算法實現幀同步，該算法在約5 dB以下的低信噪比下難以實現可靠同步；要在低信噪比下實現可靠幀同步，可以使用擴頻系統的擴頻碼捕獲算法，但如何減小多徑干擾對同步的影響是值得深入研究的問題，可以使用延時相關疊加、多碼段綜合等方法提高抗多徑能力和同步性能。以上兩種算法是基於能量的檢測方法，有多徑干擾時易出現多個相關峰，可以使用基於FFT的頻域相關幀同步算法避免出現多個相關峰：基本原理是對相關解擴後的同步信號進行FFT變換，當收發序列同步時，頻譜中會出現明顯譜峰，該方法可以實現低信噪比下的可靠幀同步。
(2)位同步
可以使用基於頻域相關搜尋的最大徑位置同步算法實現可靠位同步，就是在基於FFT的頻域相關幀同步算法基礎上，在一個碼元內搜尋最大的頻域相關譜峰位置，最大譜峰位置即為準確位同步位置。可以使用OFD系統常用的SchIIlidl算法或M&M算法實現載波同步。
3.3 信道估計
高信噪比(大於5 dB)時，可以使用兩段重複的時域訓練序列進行信道估計。低信噪比時，傳統信道估計算法將無法對信道特性進行有效估計，此時，可利用同步頭中的擴頻序列估計信道時域衝激回響，進而估計出信道頻域特性。
3.4 均衡
傳統迫零均衡不產生碼間干擾，但在頻率選擇性衰落信道中，尤其是信道具有頻域深衰落零點時，會使噪聲放大。最小均方誤差(MMSE)算法均衡性能優於迫零均衡，尤其是信道具有頻域深衰落零點時，不會使信道噪聲被過度放大，但在均衡後存在部分殘留碼間干擾。
