wcdma上行链路空时rake接收机算法研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题背景及研究的目的与意义CDMA(CodeDivisionMultipleAccess，码分多址)技术是在扩频技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术，它的出现源于人类对更高质量无线通信的需求。第二次世界大战期间因战争的需要而研发出CDMA技术，其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰，在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信，后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年，第一个CDMA商用系统运行，CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验。CDMA技术的标准化，

2、推进了这项技术在世界范围的应用。第二代移动通信系统(2G)中，IS-95标准在全球得到广泛应用。第三代移动通信系统(3G)IMT2000确立的三种主流标准—WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA采用的都是CDMA技术。可见，CDMA是移动通信技术发展的方向。在无线通信环境中，由于信号的传播是复杂的多径传播，引起传播信号的延时、多普勒频率偏移及角度扩展，从而使基站接收信号时产生频率选择性衰落和时间选择性衰落，进而引起码间串扰(Inter-SymbolInterference，ISI)；同时，为节省频率资源无线蜂窝网

3、采用频率复用技术，也会使基站接收期望用户的同时，产生同信道干扰(Co-ChannelInterference，CCI)。CDMA系统中，所有用户占用同一时间和同一频带，唯一的区别是每个用户拥有自己独特的相互正交的扩频码，接收端借助各自的扩频码进行解扩。然而实际应用中，使用的扩频码通常为伪随机码，做不到完全正交，并且由于多径的存在，系统中的每一用户都对其它用户构成了多址干扰(Multi-AccessInterference，MAI)。因此，码间串扰和多址干扰限制了CDMA系统的通信容量和质量。智能天线(SmartAnten

4、na)是20世纪90年代初提出的一种天线设计的新概念，使用智能天线技术能有效利用空间资源，实现空分多址(SDMA)。智能天线通过对多个天线阵元输出的信号进行幅相加权获得所需的天线波束，使波束主瓣对准期望信号方向，旁瓣或零陷对准干扰信号方向，以达到充分利用期望信号并抑制甚至删除干扰信号的目的。在无线移动通信系统中采用智能天线技术，可以为蜂窝系统提供高质量的数据链路，提高基站天线的覆-1-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文盖范围以及系统容量和业务质量，降低移动用户的码间干扰和同信道干扰，以及降低发射功率等[1,2]。因此，智能天

5、线技术已成为第三代移动通信系统中的核心技术。然而，在移动通信系统中使用智能天线，若只在空域进行处理，存在某些问题。空域波束形成要求到达天线阵列的信号数目小于阵元数目，然而实际信道中有很多路径，因此需要太多阵元，这在工程上是不现实的。此外，若多径角度扩展小，或者同信道干扰和期望信号波达方向(DirectionofArrival，DOA)未很好分离的话，对码间串扰的抑制性能会严重降低。可见，空域一维处理是有局限性的。时域均衡是码间串扰的补偿器，但时域处理不能有效抑制同信道干扰，因此为了同时抑制同信道干扰和码间串扰，就需要使用

6、空时处理(Space-TimeProcessing)。空时处理已经在雷达领域得到了深入的研究，20世纪90年代开始应用到无线通信领域。对于无线通信系统，联合进行空域和时域信号处理的空时处理技术，能够充分利用无线信道的空时结构特征，弥补了空域一维处理和时域一维处理的局限，能够进一步显著提高通信系统的容量、覆盖范围和传输速率[3]。空时处理技术一个重要的研究方向是空时RAKE接收机，也称2-DRAKE接收机。空时RAKE接收机综合了阵列天线、波束形成器和RAKE接收机，对到达天线阵的多径信号空间分集并进行RAKE合并，能有效

7、抑制多址干扰，提供最大信干噪比(SINR)输出。WCDMA作为IMT2000的三大主流标准之一，由欧洲和日本提出，现已推出了Release99、Release4、Release5、Release6等版本。目前WCDMA系统已在欧洲、亚洲、美洲等多个国家和地区取得商用。WCDMA采用直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)方式，码片速率为3.84Mcps，载波带宽为5MHz。WCDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图像、数据以及视频通信，传输速率达384Kbps，最高可达2Mbps。然而WCDMA系统的高数据传输速率和大

8、传输带宽会导致信道频率选择性衰落加剧，而且因传输速率不同使扩频因子可变，对高速率的传输信号，扩频因子小而发送功率高，这对其他低速率传输信号而言无疑是强干扰，系统远近效应会更严重。鉴于空时RAKE接收机的特点，本课题研究WCDMA移动通信系统中空时RAKE接收机技术的应用，即如何在WCDMA系统中有效利用多径信道和多址