Rake接收机性能仿真(与非Rake接收机对比).docx

RAKE接收机的性能仿真（与非RAKE接收机对比）姓名：孙同学班级：电子与通信工程学院：信息科学与工程学院摘要RAKE接收技术是第三代CDMA移动通信系统中的一项重要技术。在CDMA移动通信系统中，由于信号带宽较宽，存在着复杂的多径无线电信号，通信受到多径衰落的影响。RAKE接收技术实际上是一种多径分集接收技术，可以在时间上分辨出细微的多径信号，对这些分辨出来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。本文对RAKE接收机的原理、工作流程进行了简单的介绍，利用MATLAB软件编程实现多径信道下RAKE接收机的性能仿真，随后进行了相应的说明。并与非RAKE接收机进行了简单对比。关键词：RAKE接收机；多径；MATLAB；分集接收1 Rake接收机基本介绍1 .1该通信技术的提出及研究意义，包括该技术的研究、发展及应用现状移动通信系统中，由于存在多径传播，接收机需要均衡器来消除相邻符号间的干扰。扩频系统由于采用了自相关特性良好的扩频序列，只要多径分量的相关时延大于码片间隔，则多径传播造成的干扰就仅仅是多径干扰，不影响信号的解调。因此扩频通信系统不需要均衡器。同时由于每个深度衰落时接收机容易出现错误判决，导致系统性能下降，因此扩频通信系统应采用多径分集的RAKE接收技术来提高系统的性能。RAKE接收技术实际上是一种多径分集接收技术，可以在时间上分辨出细微的多径信号，对这些分辨出来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。利用该特性，RAKE接收机可实现分集接收，达到抗多径干扰和抗衰落的目的。1.2 技术的研究、发展及应用现状1956年，Prcie和Green提出了具有抗多径衰落的RAKE 接收机概念：1937年，Forney提出的基于已知信道特性的最大似然序列检测器(MLSD)，这是一种最优的单用户接收机。Rake的概念是1958年由R.Price和P.E.Green在《多径信道中的一种通信技术》中提出来的。这种接收机不是减弱或削除多径信号，而是充分利用多径信号的能量。美国QUALCOMM公司在80 年代坚持研究DS-CDMA技术，1989年，QUALCOMM公司进行了首次CDMA实验。验证了DS扩频信号波形非常适合多径信道的传输，以及RAKE接收机、功率控制和软切换等CDMA的关键技术。在 1996年推动了窄带CDMA IS-95商用运行，让RAKE接收机产业化，同时也推动了RAKE接收技术的长足发展。现如今RAKE接收机将同三项关键革新技术相结合：智能天线技术、多用户检测、MIMO系统。研究的热点包括：RAKE接收机如何降低复杂度；多用户检测的最优算法；MIMO系统与OFDM的结合等。2 Rake接收机涉及的技术RAKE接收机系统涉及的知识包括无线传输、扩频技术、信道估计、数据编码、分集接收和数字信号处理等多个方面的知识。其中着重介绍下分级与扩频技术。（1）分集技术是研究如何充分利用传输中的多径信号能量，以改善传输可靠性的技术。它也是研究利用信号的基本参量在时域、频域和空域中，如何分散开又如何收集起来的技术。为了在接收端得到几乎相互独立的不同路径，可以通过空域、时域、频域的不同角度、不同的方法与措施来加以实现。分集接收中，在接收端从N个不同的独立信号支路所获得的信号，可以通过不同形式的合并技术来获得分集增益。合并时采用的准则和方式主要可以分为三种：最大比值合并、等增益合并、选择式合并等。（2）扩频技术是一种信息处理传输技术。扩频技术是利用同域传输数据(信息)无关的码对被传输信号扩展频谱，将信号调制到多个载波频率的技术。使之占有远远超过被传送信息所必需的最小带宽。扩频技术可以提供更安全的传输，并可降低干扰，提高频带的利用率。利用扩频技术对时钟频率加入抖动处理，使发射频率不再集中在一个频点，还可以降低电磁干扰。扩频信号具有以下三个特性：1 扩频信号是不可预测的伪随机的宽带信号；2 扩频信号带宽远大于欲传输数据(信息)带宽；3 接收机中必须有与宽带载波同步的副本。补充：传输信息时所用信号带宽远大于传输些信息所需最小带宽的一种信号处理技术。发射端展宽频带是用独立于所传数据的码来实现，接收端用同步的相同码解扩以恢复所传数据。扩频的基本方法有：直接序列(DS)、跳频(FH)、跳时(TH)和线性调频等。扩频的主要特点为：抗干扰，抗多径衰落，低截获概率，码分多址能力，高距离分辨率和精确定时特性等。3 Rake的仿真模型3.1 仿真模型的建立由相关数学公式以及RAKE接收机知识，可以推导出RAKE接收机的一种实现数字模型，如下图图1所示。图中把接收数据送入RAKE接收机的各指峰finger，在每个finger中首先对接收数据做下抽样和时延调整，保证各finger均获得有效的计算数据，并且使每个chip周期内有一个抽样值；接着是