cdma下行rake接收機(jī)改進(jìn)方案

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1、CDMA下行RAKE接收機(jī)改進(jìn)方案南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院、江蘇南京210003E-mail:fuhy@njupt.edu.cn摘要：對接收的多徑射頻信號而言，目前傳統(tǒng)下行RAKE接收機(jī)普遍采用的“射頻相干解調(diào)”實(shí)際上是非完全相干的，本地載波相位只做到了與最強(qiáng)路徑信號的載波相位同步。對于其他路徑來的信號，在射頻解調(diào)時會引入一個解調(diào)損耗因子，這個損耗因子將嚴(yán)重影響RAKE接收機(jī)合并輸出的性能，甚至?xí)?dǎo)致RAKE接收機(jī)的失效。在這些分析基礎(chǔ)之上，本文提出了改進(jìn)型RAKE接收和新型RAKE接收的概念，新型RAKE接收方法能更好地實(shí)現(xiàn)多徑信號的

2、近似相干解調(diào)，可消除解調(diào)損耗因子的影響。關(guān)鍵詞：多徑傳播，CDMA,RAKE接收,相干解調(diào)1.引言隨著無線Internet接入用戶的增加和無線多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，3G移動通信系統(tǒng)應(yīng)該能為用戶供優(yōu)質(zhì)高速的下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。然而，在移動通信中，由于移動終端的不斷變化和周圍建筑物等反射體的存在，接收機(jī)收到的電波信號是來自有不同路徑延遲和幅度衰減的多經(jīng)傳播信號之和，這種多經(jīng)接收信號的包絡(luò)近似于Rayleigh分布或Rician分布，造成多經(jīng)衰落，影響接收機(jī)的性能。為了克服這種多經(jīng)衰落的影響，人們提出了各種用來克服多徑干擾的接收技術(shù)。最早在GSM系統(tǒng)

3、中使用時域均衡接收機(jī)[1]，一個能利用多徑傳播能量而無法克服多用戶接入干擾（MAI）的RAKE接收機(jī)在文獻(xiàn)[2]被研究，在其基礎(chǔ)上出現(xiàn)了能消除MAI的多用戶接收機(jī)[3]，在文獻(xiàn)[4]中作者討論了利用智能天線定向接收作用消除MAI的智能天線接收機(jī)。在多用戶接收機(jī)和智能天線接收機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上，[5]提出了空時多用戶檢測器的概念。這種檢測器同時利用定向接收和多用戶檢測原理減少M(fèi)AI的影響，應(yīng)該獲得更好的MAI消除性能。然而在目前主流3G標(biāo)準(zhǔn)中，仍然廣泛采用RAKE接收機(jī)技術(shù)[1]。RAKE接收機(jī)是CDMA收信機(jī)的基本組成部分。利用RAKE接收機(jī)可實(shí)

4、現(xiàn)移動通信無線傳播環(huán)境中接收端多經(jīng)信號的分離、時延調(diào)制和疊加組合三個基本的過程，從而實(shí)現(xiàn)多徑傳播能量的分集接收，大幅度提高接收機(jī)的收信信噪比和發(fā)功率利用率。RAKE接收機(jī)是克服無線多徑傳播衰落，即形成多徑傳播信號分集接收的基本手段。然而現(xiàn)用的RAKE接收機(jī)都是在基帶上實(shí)現(xiàn)的，未考慮收到的多徑信號載波間相位差的影響。在CDMA下行信號接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)中，應(yīng)該采用相干解調(diào)方式。由于收到的多徑信號載波間存在相位差，收信機(jī)中恢復(fù)的一路相干載波只能與一徑收信號載波保持同步，這兩個信號間的相位差為0，可實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)，但會導(dǎo)致在其他兩徑收信號的解調(diào)中引入10它

5、們各自的收信號載波與相位差有關(guān)的解調(diào)信號幅度損失、極性變化和干擾。當(dāng)其它一徑收信號載波與存在相位差時，已解調(diào)信號可簡單表示為，顯然相位差將影響已調(diào)制信號的極性和幅度。此相位差損失會使多徑信號的功率利用率大幅下降。傳統(tǒng)的RAKE接收機(jī)將會利用訓(xùn)練序列或其它信道估計(jì)方法估計(jì)的極性，以免已解調(diào)信號的極性反轉(zhuǎn)，但無法估計(jì)的值，因此也不能消除它的影響。討論RAKE接收機(jī)的相關(guān)資料[6，7，8，9，10]都未研究當(dāng)一徑射頻信號為相干解調(diào)，其它徑信號為非相干解調(diào)時，使RAKE接收機(jī)性能下降或失效的問題。為克服此問題，資料[11，12，13，14]提出了幾種

6、不同的信道估計(jì)方法，但它們只能用于的極性估計(jì)，且復(fù)雜度較高，性能較差。還未檢索到任何涉及多徑信號相干解調(diào)RAKE接收機(jī)的文獻(xiàn)。文章將以CDMAIS-95系統(tǒng)為例，首先分析和討論多經(jīng)載波信號中一經(jīng)為相干解調(diào)，其它兩經(jīng)信號為非相干解調(diào)時，對RAKE接收機(jī)性能的影響。最后提出了對各路多徑收信號實(shí)現(xiàn)相干接收的多徑信號相干解調(diào)RAKE接收機(jī)模型，得到了一種基帶處理方法，它可以準(zhǔn)確估計(jì)各路多徑收信號載波與本地相干載波的相位誤差，從而消除的影響，大幅度提升RAKE接收機(jī)多徑分集接收的效率，使多徑收信號的功率利用率上升。該方法也可以在基帶實(shí)現(xiàn)，使它的可用性上

7、升，應(yīng)用成本下降。此外還首次提出一種利用收導(dǎo)頻信號逆調(diào)制恢復(fù)相干載波的方法。2.CDMAIS-95下行RAKE接收機(jī)的結(jié)構(gòu)圖1中給出CDMAIS-95下行相干解調(diào)RAKE接收機(jī)的一般結(jié)構(gòu)。設(shè)800MHz附近的射頻（RF）輸入信號經(jīng)下變頻后，變?yōu)?0.7MHz的中頻信號，經(jīng)模/數(shù)變換后形成信號進(jìn)入數(shù)字QPSK相干解調(diào)器。圖1CDMAIS-95下行相干解調(diào)RAKE接收機(jī)相干解調(diào)時需要提供與收信號載波同步的本地載波。接收到的導(dǎo)頻信號（Pilot）經(jīng)載波恢復(fù)電路處理后得到一路本地恢復(fù)的收信號相干載波，其可以表示為10（1）其中為相干載波頻率。在圖1中

8、，載波恢復(fù)電路中輸入的和應(yīng)與與收導(dǎo)頻信號中的小區(qū)地址碼和擴(kuò)頻碼同步。假設(shè)檢測器檢測到當(dāng)前時刻最強(qiáng)收信號以及其它兩路多徑信號，其可分別表示為（2）（3）根據(jù)相干解調(diào)原