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1、WCDMA系统中RAKE接收技术的研究2007年12月刊(总第100期)大众科技DAZHoNGKEJ2007.12(CumulativelyNo.100)WCDMA系统中RAKE接收技术的研究高明华,邹丹(华东交通大学信息学院,江西南昌330013)【摘要】对RAKE接收机的原理进行了分析,并采用MATLAB对RAKE接收机的性能进行了仿真,从仿真结果--q-V~看出RAKE接收机可以很好地改善系统的误码性能,提高通信系统的通信质量.【关键词】多径信号;衰落;RAKE接收机;MATLAB仿真【中图分类号】TN929.5【文献标识码】A【文章编号】1008—1
2、151(2007)12—0053—02在移动通信中,由于地形地貌等多方面的影响,信号经过无线多径信道传播后,会出现多径干扰与衰落.多径衰落会严重影响通信质量.为此,人们往往采用数字信号处理技术来抗衰落,分集接收技术就是其中一种优选的方案.一般的处理技术把多径信号作为干扰来处理,而RAKE接收机采取变害为利的方法,利用多径现象来增强信号.从而不仅没有减弱信号,反而大大提高了多径衰落信道下的传输可靠性,提高了通信系统的性能和通信质量.(一)RAKE接收机的原理框图图1是简化的l认旺接收机原理框图.丫1-—z苎堡图1简化的RAKE接收机组成假设发端从Tx发出的信号
3、经L条路径到达接收天线Rx.路径1距离最短,传输时延也是最小(这里假设为0),依次是第二路径,第三路径…,第L路径,时延时问最长的就是第L条路径.通过电路测定各条路径的相对时延差,以第一条路径为基准时,第二条相对于第一条路径的相对时延差为,第三条相对于第一条路径的相对时延差为,…,第L条路径相对于第一条路径的相对时延差为.且有>>…3>T2(Tl=0).接收端通过解调后,送入L个并行相关器.图1中用户使用PN码C.(t),通过位同步,各个相关器的本地码分别为C(t),C.(t—T),C.(t—T),……C.(t—T).经过解扩后加入积分器,
4、每次积分时间为T.每一支路在Tb末尾进入电平保持电路,保持直到T+,这样L个相关器于T+时刻输出,通过加权再相加合并,经判决器产生数据输出.显然,如果接收机只有一个单独的相关器,一旦接收机中使用的单个相关器输出被衰落扰乱时,接收机就不可能校正此值,从而导致判决器大量误判.而在RAKE接收机中,若一个相关器的输出被衰落扰乱了,还可以有其他的相关器支路做出补救,并且通过改变被扰乱支路的权重,还可以消除此路信号的负面影响.由于RAKE接收机提供了对L路信号良好的系统判决,因而它能有效的抗多径衰落,变害为利.假设L个相关器的输出分别为Z.,如图1所示,则分集合并后的
5、输出为三Z'ff1=>.aff1Z,ff1(1)』i=1加权系数口,(,)根据对应的信号Z(,)的能量在L个相关器输出信号的总能量所占比重来选择,即Z.rf,ai(f)T,=12,…,L(2)∑zf(f)f=1当相关器i的输出被衰落扰乱时,其输出Z.的能量就小,对应的加权系数a,(f)自动取小,从而使得该分量在式(1)的作用就小.反之,输出的信号能量大的其对应的加权系数相对于受干扰信号的加权系数就大很多,使得能量集中在大而强信号上.结果达到了抑制多径衰落的效果.(二)RAKE接收机的设计1.性能比较如果有足够的可分离的多径数,则支路相等的最大比值合并R
6、AKE接收机的性能要优于等增益合并的RAKE接收机.但是当只有一路较强的多径信号或大部分多径信号的时延位于一个扩频码元的宽度之内时,等增益合并可能不如选择性合并.原因是,此时的等增益合并RAKE接收机只有一条支路接【收稿日期】2007-10-29【基金项目】2006年华东交通大学科研基金支持项目【作者简介】高明华(1%5一),男,江西景德镇人,华东交通大学信息学院副教授,主要研究方向为移动通信..53.收到较强的信号,而其他的支路只能接收到很少的信号能量,这样就降低了等增益合并RA匝接收机的信噪比.根据扩频带宽的选择,多径环境下可能有几路到几十路可分离的多径
7、信号,有的多径信号只包含很少的信号能量,所以,RAKE接收机不需要分集接收所有的多径信号.为此,除了根据信道的特性,选择适当的RAKE支路外,还可以在RAKE接收机的每个支路设置一个门限,当信号的电平低于门限值时将该支路关闭,以防止信噪比很低的分集支路对RAKE接收机的影响.本文中假设的RAKE接收机的分集重数为5,根据上面的思路,所选用的合并准则是最大比值合并,从理论上所仿真出来性能将比选用其他的合并准则的性能要好.2.RAKE接收机支路数(即分集重数)的选择RAKE接收机支路数的选择要根据信道特性和复杂度来考虑.除此之外,即使有足够多的可分离的多径信号,
8、RAKE接收机的支路数增加到一定的程度,性能改善也不
