数字通信技术 普通高等教育十一五 国家级规划教材 教学课件 作者 张杭 张邦宁 郭道省 王孝国 陈瑾 08-2.ppt

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1、§8.2Rake接收机内容和要求内容目的了解Rake接收技术的背景掌握Rake接收的原理了解Rake接收的设计考虑了解Rake接收的方式要求难点为Rake接收机的基本原理与DSSS频谱扩展参数的选择，要求掌握常规Rake接收机的设计方法。3无线信号的传输方式发送信号为：接收：接收信号与本地扩频码相乘之后积分输出：一、直接序列扩频通信的基本方式42、直接序列扩频信号在解扩器中的特点收信号s(t)中的扩频码与本地扩频码　　　　同相，即　　　，则可以解扩出数据　。如果相位相差大于1个码片宽度，即　　　　

2、，则无信号输出。一、直接序列扩频通信的基本方式51、无多径传输的情况接收信号：正常接收二、直接序列扩频信号的可分解性62、具有多径传输的情况接收信号：如果只用一个解扩相关器，则　　　　只能接收其中第一个多径支路信号，而其它支路信号则无信号输出。如果采用两个解扩支路，则　　　　、　　　　　能接收其中二个多径支路信号，而其它多径支路信号则无信号输出。推广：每一条解扩支路可以分解一条多径信号。二、直接序列扩频信号的可分解性73、直扩信号在多径接收下的路径可分解条件所有多径分支的延时间隔大于1个切片宽度。

3、重要结论：对于直接序列扩频信号，在接收端可以通过地址码实现对多径信号的分离。由于这种接收机由多个相关支路组成，结构类似于耙地用的耙子，因而英文名称之为“Rake接收机”。Rake接收可以看成分集的一种，因而其对信号的合并算法与前面分集接收机中类似。二、直接序列扩频信号的可分解性8探讨直接序列扩频的Rake接收原理：可以看成一种分集技术（需讨论）。直接序列扩频的Rake接收原理：可以看成一种时间分集接收技术（需讨论）。二、直接序列扩频信号的可分解性91、Rake接收机的结构对每个路径使用一个相关接收

4、机，各相关接收机与被接收信号的一个延迟形式相关；然后对每个相关器的输出进行进行加权延时，并把加权后的输出相加合成一个输出，以提供优于单路相关器的信号检测；然后在此基础上进行解调和判决。三、Rake接收机的工作原理10Rake接收机的结构框图三、Rake接收机的工作原理112、Rake接收机的设计目标使到达判决器信号的信噪比达到最大。对图8.7中的举例进行讨论：Rake接收机给性能带来了什么好处？为什么在二个接收支路中，相关输出的信号电平产生了波动：是由于接收噪声引起的？还是由于其它因素？三、Rak

5、e接收机的工作原理123、Rake接收机的需解决的问题多径状态检测（延时与幅度）多径信号的合成4、多径状态检测在Rake接收机中，可以通过设置专门的搜索相关器，它主要负责对可能存在的多径支路进行检测：检测多径支路的延时与幅度相位大小。三、Rake接收机的工作原理135、信号合并技术选择性合并（SD）最大比值合并（MRC）等增益合并（EGC）在三类信号合并技术上，选择性合并技术最简单，而一般情况下性能也最差。三、Rake接收机的工作原理14最大比值合并（MRC）加权系数：特点：最大比信号合并技术将保

6、证在检测器的输入端具有最大的信噪比。三、Rake接收机的工作原理15等增益合并合并（MRC）等增益合并可能不如选择性合并原因：等增益合并RAKE接收机只有一条支路接收到较强的信号，而其它支路只收到很少的信号能量，降低了等增益合并RAKE接收机的信噪比。采用方法：RAKE接收机的每个支路设置一个门限，当信号电平低于门限值时将该支路关闭。三、Rake接收机的工作原理166、Rake接收机的特点能有效地克服多径对无线信号的传输；具有最简单的中频传输接收硬件。三、Rake接收机的工作原理171、接收机复杂

7、度与扩频带宽间的关系扩频接收机的实现复杂性与其扩频带宽成正比，扩频带宽越大，则实现复杂度呈线性上升关系。2、扩频接收机对时间的分辨率与扩频带宽间的关系扩频带宽（系统带宽）为W的扩频信号的时间分辨率为1／W，一般的扩频接收机只有一个相关器，接收时间窗TW＝1／W内的多径信号能量，时间窗TW外的多径信号则被抑制掉了。从对多径信号的分离上而言，希望扩频带宽越宽越好。四、信号参数的选择183、扩频带宽与接收分支信号衰落特性的关系由于扩频接收机单支路只能观察到时间窗TW＝1／W内的多径信号。时间窗口越宽，该

8、信号衰落越严重。4、扩频带宽的选择应考虑到不产生码间串扰时间窗口的宽度与传输符号的宽度应不有可比性。从而保证其对于传输信息而言是一个非频率选择性衰落。5、扩频带宽与分支数之间折衷Ｌ个分支的Rake接收机，其有效接收时间为TW＝L／W内的多径信号（L为RAKE接收机的支路数）。希望Ｌ个分支能接收大部分的多径信号。四、信号参数的选择19举例如果多径信道的最大时延为3μs（室内信道的典型值），用IS-95CDMA的1.25MHz扩频带宽，时间分辨率约1μs，用3个支路的等增益合并或最大比