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1、WCDMA下行链路RAKE接收的分析及实现第26卷第3期苏州大学(工科版)旦!星至星文章编号:1673—047X[2006)03—0065—05WCDMA下行链路RAKE接收的分析及实现孙阳,邵卫东(苏州大学电子信息学院,江苏苏州215021)摘要:介绍了WCDMA下行链路RAKE接收原理和实现过程,分析其关键技术的性能,并对其性能进行比较,结合复杂度综合提出了适合WCDMA系统的RAKE接收方案,针对典型的WCDMA环境进行了建模仿真,仿真结果表明所选取下行接收算法有良好的性能.关键词:WCDMA;RAKE接收;多
2、径搜索;信道估计中图分类号~TN92文献标识码:A0引言在移动通信系统中,由于地理环境的复杂和多样,存在着用户移动的随机性和多径传播等现象,使得移动信道变得十分复杂,WCDMA采用RAKE分集接收技术,把频率选择性路径分解为几条具有独立衰落特性的非选择性传输路径,然后相关合并可分离的多径信号,能够改善接收信号的质量.RAKE接收机接收算法的选取是接收系统实现的关键部分,主要包括多径搜索和跟踪,信道估计和信号合并三大部分,还有编解码,容量估计和多用户检测等技术对接收系统作进一步优化和增强.本文介绍了WCDMA下行链路接
3、收机的实现原理及实现过程,分析了RAKE接收机中使用的关键算法,根据不同的单元,分别采取基于串并混合相关的多径搜索器和最大比值合并技术,在不同速率下对WMSA,高斯二次插值和自适应前向预测信道估计算法性能进行比较分析.1WCDMA下行链路模型wCD的上,下行链路均使用了时分复用的导频符号,所以数据符号段信道参数的估计能够根据导频符号段的估计值通过某种算法来实现.本文以下行链路为例,WCDMA下行链路的传输以时隙(slot)为单元,每15个时隙组成一帧(10ms).每个时隙由Nsl0=N.+Nd个符号组成,其中N.和N
4、d分别为导频符号数和数据符号数,如图1.个导频IⅣd个数据符号J='一QT,~=25600j;~ps/一I--?.---?t?zl…??I--?t?tl…??I???t?-,l7.10ms图1下行链路物理帧结构在发送端,考虑单用户发送的信号,用户数据通过信道编码,交织,扩频,加扰操作和QPSK调制,由射频单元送出,可以表示为收稿日期:2005—10—13作着简介:孙阳(1980一),女,硕士研究生,主要研究方向为第三代移动通信中的Rake接收技术.f(t)=P()=II【d(t)=苏州大学(工科版)第3期P(t)d(
5、t)墨c(志)(/一(1)其中,(t)是对应基带发射信号,P(t)是码片传播波形,T是扩频码片时间宽度,(t)是单位阶跃函数,d(t)是QPSK调制的数据波形,(q)∈{0,n/4,n/2,3n/4},是QPSK调制的相位,C(k)是二进制传播序列,T是数据符号周期,N=T/T表示系统的扩频处理增益.发射信号经过时变衰落信道,在接收端接收信号由来自L条不同时延路径的信号合并而成,则接收信号可以表示为r(t)=∑a(t)(t—r)+(t)(2)f=0其中,/-/(t)是均值为0,方差为盯的加性高斯噪声(包括MAI),单
6、边功率谱密度为N0,a(t)和r分别为第L一1z径复数信道衰落因子和时延,可以假设E[∑la(t)l]=2S,s为接收信号的平均功率.2RAKE接收机的关键算法2.1多径搜索多径搜索(延迟估计)的作用是通过匹配滤波器获取不同时延延迟位置上的信号能量分布特性,识别具有足够大SIR(信号噪声干扰比)的多径分量,并将其时间量分配到RAKE接收机的不同接收径上.本文选取的多径搜索器主要由相关器,峰值检测和多径选择器组成.如图2,采取基于串并混合相图2多径搜索器原理框图关的多径搜索器方式.具体搜索过程步骤如下…1:(1)在每个
7、时隙内对N.个导频作相关,算出相关输出的延迟功率谱;(2)对M个时延的延迟功率谱求平均,M值由最小相干时间决定;(3)多径判决器根据当前的门限值及数据采样率,挑选出最佳的几个多径分量;(4)根据平均延迟功率谱计算干扰噪声功率,即取整个延迟功率谱的平均功率(上一步选出的多径分量除外),依此设定新的路径计算选择门限.相关器的输人为经/2采样后的数字序列,则式(2)可以表示为Tr(i,)=r(iT+C)L一1一1一=∑∑(i,)c(1c一T一r)+叫()0≤≤2N一1(3)l=0=0用户发射的第i个符号为d,h(i,)为第
8、z径的冲激响应.则本地扰码与第z多径信号的相关函数可以NQ(+)]+∑[cI()rQ(+)+cQ()rI(+)]}i=10,1,2,…,L一1(L为搜索范围)(4)g—T/g声.,pXe∑一=Q+)+.Z+/.一C,●—p—p●一N●一N==为R示表第26卷孙阳.邵卫东:WCDMA下行链路RAKE接收的分析及实现67由上式可知,经过相关运算可以
