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首页RAKE接收技术的Matlab仿真实验(附源码).docx
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。 本实验报告通过对RAKE接收机的概念、原理和性能的描述和分析,通过Matlab仿真,模拟RAKE接收机的误码性能,有力的说明了RAKE接收机可以有效地利用多径分量,把多径能量收集起来,变矢量和为代数和,从而有效减小多径衰落的影响,降低误比特率。 通过RAKE接收机的原理的研究,应用MATLAB软件设计了RAKE接收机仿真程序。仿真结果与理论相符,RAKE接收机在采取多径合并后,能更有效的收集信号能量,恢复出原始信号,说明了CDMA系统采用RAKE接收机的实用价值。并达到了预想中的效果。
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quation Chapter 1 Section 1
RAKE 接收技术的 Matlab 仿真实
验
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目 录
第一章 RAKE 接收机的基本原理................................................................................3
1.1 RAKE 接收机的整体结构...................................................................................4
1.2 分集合并方式..........................................................................................................6
1.3 RAKE 接收机误码性能分析..............................................................................8
第二章 RAKE 接收机的 MATLAB 实现.................................................................12
2.1 系统描述.................................................................................................................12
2.2 RAKE 接收机仿真模型.....................................................................................12
2.3 RAKE 接收机流程图..........................................................................................13
2.4 仿真结果分析........................................................................................................13
第四章 小结.........................................................................................................................16
附录 MATLAB 源码........................................................................................................17
参考文献...............................................................................................................................23
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第一章 RAKE 接收机的基本原理
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。这种作用有点像把一堆零乱的草用“耙子”把
它们集拢到一起那样,英文“RAKE”是“耙子”的意思,因此被称为 RAKE 技术。
1956 年,Prcie 和 Green 提出了具有抗多径衰落的 RAEK 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。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
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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。
RAKE 未来的发展。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。目前研究的热点包括: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。
在众多分集方式中,有一种适用于扩频系统的,以相关接收为分离手段的
分集技术,即多径分集。RAKE 接收机就是多径分集的一种有效方式,广泛应
用于 DS-CDMA 通信系统。
在 CDMA 扩频系统中,信道带宽远远大于信道的平坦衰落带宽。不同于传
统的调制技术需要用均衡算法来消除相邻符号间的码间干扰,CDMA 扩频码在
选择时就要求它有很好的自相关特性。这样,在无线信道中出现的时延扩展,
就可以被看作只是被传信号的再次传送。如果这些多径信号相互间的延时超过
了一个码片的长度,那么它们将被 CDMA 接收机看作是非相关的噪声,而不再
需要均衡了。
由于在多径信号中含有可以利用的信息,所以 CDMA 接收机可以通过合并
多径信号来改善接收信号的信噪比。RAKE 接收机所做的就是:将多径信号的
各条路径分离开,相位校准后加以利用,变矢量相加为代数相加,把干扰信号
变成了有利信号,有效利用了多径分量,提高了系统性能。
1.1 RAKE 接收机的整体结构
所谓 RAKE 接收机,就是利用多个并行相关器检测多径信号,按照一定的
准则合成一路信号供解调用的接收机。需要特别指出的是,一般的分集技术把
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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,即利用多径
现象来增强信号。图 1-1 示出了简化的 RAKE 接收机的组成。
假设发端从 发出的信号经 N 条路径到达接收天线 。路径 1 距离最短,
传输时延也最小,依次是第二条路径,第三条路径,…,时延时间最长的是第
N 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
二条路径相对于第一条路径的相对时延差为 ,第三条路径相对于第一条路径
的相对时延差为 ,…,第 N 条路径相对于第一条路径的相对时延差为 ,
且有 。
接 收
端 信 号 通
过 解 调后
送入 N 个并行相关器。(在高通公司提出的 CDMA 系统中,基站接收机 N=4,
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图 1-1 简化的 RAKE 接收机组成
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