wcdma上行鏈路空時rake接收機(jī)算法研究

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1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論1.1課題背景及研究的目的與意義CDMA(CodeDivisionMultipleAccess，碼分多址)技術(shù)是在擴(kuò)頻技術(shù)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)，它的出現(xiàn)源于人類對更高質(zhì)量無線通信的需求。第二次世界大戰(zhàn)期間因戰(zhàn)爭的需要而研發(fā)出CDMA技術(shù)，其思想初衷是防止敵方對己方通訊的干擾，在戰(zhàn)爭期間廣泛應(yīng)用于軍事抗干擾通信，后來由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術(shù)。1995年，第一個CDMA商用系統(tǒng)運(yùn)行，CDMA技術(shù)理論上的諸多優(yōu)勢在實(shí)踐中得到了檢驗(yàn)。CDMA技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，

2、推進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)在世界范圍的應(yīng)用。第二代移動通信系統(tǒng)(2G)中，IS-95標(biāo)準(zhǔn)在全球得到廣泛應(yīng)用。第三代移動通信系統(tǒng)(3G)IMT2000確立的三種主流標(biāo)準(zhǔn)—WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA采用的都是CDMA技術(shù)。可見，CDMA是移動通信技術(shù)發(fā)展的方向。在無線通信環(huán)境中，由于信號的傳播是復(fù)雜的多徑傳播，引起傳播信號的延時、多普勒頻率偏移及角度擴(kuò)展，從而使基站接收信號時產(chǎn)生頻率選擇性衰落和時間選擇性衰落，進(jìn)而引起碼間串?dāng)_(Inter-SymbolInterference，ISI)；同時，為節(jié)省頻率資源無線蜂窩網(wǎng)

3、采用頻率復(fù)用技術(shù)，也會使基站接收期望用戶的同時，產(chǎn)生同信道干擾(Co-ChannelInterference，CCI)。CDMA系統(tǒng)中，所有用戶占用同一時間和同一頻帶，唯一的區(qū)別是每個用戶擁有自己獨(dú)特的相互正交的擴(kuò)頻碼，接收端借助各自的擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)。然而實(shí)際應(yīng)用中，使用的擴(kuò)頻碼通常為偽隨機(jī)碼，做不到完全正交，并且由于多徑的存在，系統(tǒng)中的每一用戶都對其它用戶構(gòu)成了多址干擾(Multi-AccessInterference，MAI)。因此，碼間串?dāng)_和多址干擾限制了CDMA系統(tǒng)的通信容量和質(zhì)量。智能天線(SmartAnten

4、na)是20世紀(jì)90年代初提出的一種天線設(shè)計的新概念，使用智能天線技術(shù)能有效利用空間資源，實(shí)現(xiàn)空分多址(SDMA)。智能天線通過對多個天線陣元輸出的信號進(jìn)行幅相加權(quán)獲得所需的天線波束，使波束主瓣對準(zhǔn)期望信號方向，旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號方向，以達(dá)到充分利用期望信號并抑制甚至刪除干擾信號的目的。在無線移動通信系統(tǒng)中采用智能天線技術(shù)，可以為蜂窩系統(tǒng)提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)鏈路，提高基站天線的覆-1-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文蓋范圍以及系統(tǒng)容量和業(yè)務(wù)質(zhì)量，降低移動用戶的碼間干擾和同信道干擾，以及降低發(fā)射功率等[1,2]。因此，智能天

5、線技術(shù)已成為第三代移動通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)。然而，在移動通信系統(tǒng)中使用智能天線，若只在空域進(jìn)行處理，存在某些問題?？沼虿ㄊ纬梢蟮竭_(dá)天線陣列的信號數(shù)目小于陣元數(shù)目，然而實(shí)際信道中有很多路徑，因此需要太多陣元，這在工程上是不現(xiàn)實(shí)的。此外，若多徑角度擴(kuò)展小，或者同信道干擾和期望信號波達(dá)方向(DirectionofArrival，DOA)未很好分離的話，對碼間串?dāng)_的抑制性能會嚴(yán)重降低。可見，空域一維處理是有局限性的。時域均衡是碼間串?dāng)_的補(bǔ)償器，但時域處理不能有效抑制同信道干擾，因此為了同時抑制同信道干擾和碼間串?dāng)_，就需要使用

6、空時處理(Space-TimeProcessing)。空時處理已經(jīng)在雷達(dá)領(lǐng)域得到了深入的研究，20世紀(jì)90年代開始應(yīng)用到無線通信領(lǐng)域。對于無線通信系統(tǒng)，聯(lián)合進(jìn)行空域和時域信號處理的空時處理技術(shù)，能夠充分利用無線信道的空時結(jié)構(gòu)特征，彌補(bǔ)了空域一維處理和時域一維處理的局限，能夠進(jìn)一步顯著提高通信系統(tǒng)的容量、覆蓋范圍和傳輸速率[3]。空時處理技術(shù)一個重要的研究方向是空時RAKE接收機(jī)，也稱2-DRAKE接收機(jī)?？諘rRAKE接收機(jī)綜合了陣列天線、波束形成器和RAKE接收機(jī)，對到達(dá)天線陣的多徑信號空間分集并進(jìn)行RAKE合并，能有效

7、抑制多址干擾，提供最大信干噪比(SINR)輸出。WCDMA作為IMT2000的三大主流標(biāo)準(zhǔn)之一，由歐洲和日本提出，現(xiàn)已推出了Release99、Release4、Release5、Release6等版本。目前WCDMA系統(tǒng)已在歐洲、亞洲、美洲等多個國家和地區(qū)取得商用。WCDMA采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址(DS-CDMA)方式，碼片速率為3.84Mcps，載波帶寬為5MHz。WCDMA能夠支持移動/手提設(shè)備之間的語音、圖像、數(shù)據(jù)以及視頻通信，傳輸速率達(dá)384Kbps，最高可達(dá)2Mbps。然而WCDMA系統(tǒng)的高數(shù)據(jù)傳輸速率和大

8、傳輸帶寬會導(dǎo)致信道頻率選擇性衰落加劇，而且因傳輸速率不同使擴(kuò)頻因子可變，對高速率的傳輸信號，擴(kuò)頻因子小而發(fā)送功率高，這對其他低速率傳輸信號而言無疑是強(qiáng)干擾，系統(tǒng)遠(yuǎn)近效應(yīng)會更嚴(yán)重。鑒于空時RAKE接收機(jī)的特點(diǎn)，本課題研究WCDMA移動通信系統(tǒng)中空時RAKE接收機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，即如何在WCDMA系統(tǒng)中有效利用多徑信道和多址