宽带调制解调器

简介

宽带调制解调器是使用多个模拟话路带宽来传输数据信号所用的调制解调器。在多路载波系统中，一个模拟电话信道的标称带宽为 4kHz，12个话路合在一起构成一个基群，带宽为 48kHz（60～108kHz），5个基群即60个话路合在一起构成一个超群，带宽为240kHz（312～552kHz），5个超群合在一起构成一个300路主群，带宽为1 232kHz（812～2 044kHz）。根据宽带调制解调器所占用的频带不同，有基群调制解调器、超群调制解调器和主群调制解调器之分。

宽带调制解调器主要用于计算机与计算机，多路低、中速数据复用为高速数据，数字保密电话和文件传真等高速数据传输的地方。随着数字网的建设和发展，利用数字信道传输高速数据也愈来愈多，它既经济又方便可靠。因此，对宽带调制解调器的需求不甚迫切，研制开发没有明显的进展。

基本单元

在宽带调制解调器中，应用较多的是基群调制解调器，其传输速率为48、56、64、72、96、112、128、144kbit/s，采用单边带调幅，租用四线专线电路，全双工同步传输。宽带调制解调器的基本单元有：

①调制解调单元 采用第四类部分响应单边带调幅，载波频率为100kHz；

②扰码器/解扰器 扰码器将数据信号中短周期序列变换成一个长周期序列，使数据信号成为准随机信号；解扰器是将收到的长周期序列还原成数据序列；

③均衡器 用自适应均衡器来均衡信道和调制解调器内有关单元产生的衰减失真和群时延失真；

④载频和定时系统 载频系统提供调制与解调单元100kHz的载波频率。定时系统提供收发双方的位定时信号及其他时钟信号；

⑤接口符合CCITT V．24、V．10和V．11建议。

算法设计

3.1 传输体制

宽带无线通信多使用正交频分复用(OFDM)体制，以提高数据传输速率和抗多径干扰能力，并简化均衡器设计。为提高抗大多径干扰能力，可以考虑使用单载波频域均衡。

3.2 系统同步

(1)帧同步

传统的OFDM系统使用Minn算法实现帧同步，该算法在约5 dB以下的低信噪比下难以实现可靠同步；要在低信噪比下实现可靠帧同步，可以使用扩频系统的扩频码捕获算法，但如何减小多径干扰对同步的影响是值得深入研究的问题，可以使用延时相关叠加、多码段综合等方法提高抗多径能力和同步性能。以上两种算法是基于能量的检测方法，有多径干扰时易出现多个相关峰，可以使用基于FFT的频域相关帧同步算法避免出现多个相关峰：基本原理是对相关解扩后的同步信号进行FFT变换，当收发序列同步时，频谱中会出现明显谱峰，该方法可以实现低信噪比下的可靠帧同步。

(2)位同步

可以使用基于频域相关搜索的最大径位置同步算法实现可靠位同步，就是在基于FFT的频域相关帧同步算法基础上，在一个码元内搜索最大的频域相关谱峰位置，最大谱峰位置即为准确位同步位置。可以使用OFD系统常用的SchIIlidl算法或M&M算法实现载波同步。

3.3 信道估计

高信噪比(大于5 dB)时，可以使用两段重复的时域训练序列进行信道估计。低信噪比时，传统信道估计算法将无法对信道特性进行有效估计，此时，可利用同步头中的扩频序列估计信道时域冲激响应，进而估计出信道频域特性。

3.4 均衡

传统迫零均衡不产生码间干扰，但在频率选择性衰落信道中，尤其是信道具有频域深衰落零点时，会使噪声放大。最小均方误差(MMSE)算法均衡性能优于迫零均衡，尤其是信道具有频域深衰落零点时，不会使信道噪声被过度放大，但在均衡后存在部分残留码间干扰。