數(shù)字通信技術(shù) 普通高等教育十一五 國家級(jí)規(guī)劃教材 教學(xué)課件 作者 張杭 張邦寧 郭道省 王孝國 陳瑾 08-2.ppt

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1、§8.2Rake接收機(jī)內(nèi)容和要求內(nèi)容目的了解Rake接收技術(shù)的背景掌握Rake接收的原理了解Rake接收的設(shè)計(jì)考慮了解Rake接收的方式要求難點(diǎn)為Rake接收機(jī)的基本原理與DSSS頻譜擴(kuò)展參數(shù)的選擇，要求掌握常規(guī)Rake接收機(jī)的設(shè)計(jì)方法。3無線信號(hào)的傳輸方式發(fā)送信號(hào)為：接收：接收信號(hào)與本地?cái)U(kuò)頻碼相乘之后積分輸出：一、直接序列擴(kuò)頻通信的基本方式42、直接序列擴(kuò)頻信號(hào)在解擴(kuò)器中的特點(diǎn)收信號(hào)s(t)中的擴(kuò)頻碼與本地?cái)U(kuò)頻碼　　　　同相，即　　　，則可以解擴(kuò)出數(shù)據(jù)　。如果相位相差大于1個(gè)碼片寬度，即　　　　

2、，則無信號(hào)輸出。一、直接序列擴(kuò)頻通信的基本方式51、無多徑傳輸?shù)那闆r接收信號(hào)：正常接收二、直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的可分解性62、具有多徑傳輸?shù)那闆r接收信號(hào)：如果只用一個(gè)解擴(kuò)相關(guān)器，則　　　　只能接收其中第一個(gè)多徑支路信號(hào)，而其它支路信號(hào)則無信號(hào)輸出。如果采用兩個(gè)解擴(kuò)支路，則　　　　、　　　　　能接收其中二個(gè)多徑支路信號(hào)，而其它多徑支路信號(hào)則無信號(hào)輸出。推廣：每一條解擴(kuò)支路可以分解一條多徑信號(hào)。二、直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的可分解性73、直擴(kuò)信號(hào)在多徑接收下的路徑可分解條件所有多徑分支的延時(shí)間隔大于1個(gè)切片寬度。

3、重要結(jié)論：對(duì)于直接序列擴(kuò)頻信號(hào)，在接收端可以通過地址碼實(shí)現(xiàn)對(duì)多徑信號(hào)的分離。由于這種接收機(jī)由多個(gè)相關(guān)支路組成，結(jié)構(gòu)類似于耙地用的耙子，因而英文名稱之為“Rake接收機(jī)”。Rake接收可以看成分集的一種，因而其對(duì)信號(hào)的合并算法與前面分集接收機(jī)中類似。二、直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的可分解性8探討直接序列擴(kuò)頻的Rake接收原理：可以看成一種分集技術(shù)（需討論）。直接序列擴(kuò)頻的Rake接收原理：可以看成一種時(shí)間分集接收技術(shù)（需討論）。二、直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的可分解性91、Rake接收機(jī)的結(jié)構(gòu)對(duì)每個(gè)路徑使用一個(gè)相關(guān)接收

4、機(jī)，各相關(guān)接收機(jī)與被接收信號(hào)的一個(gè)延遲形式相關(guān)；然后對(duì)每個(gè)相關(guān)器的輸出進(jìn)行進(jìn)行加權(quán)延時(shí)，并把加權(quán)后的輸出相加合成一個(gè)輸出，以提供優(yōu)于單路相關(guān)器的信號(hào)檢測(cè)；然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行解調(diào)和判決。三、Rake接收機(jī)的工作原理10Rake接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖三、Rake接收機(jī)的工作原理112、Rake接收機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)使到達(dá)判決器信號(hào)的信噪比達(dá)到最大。對(duì)圖8.7中的舉例進(jìn)行討論：Rake接收機(jī)給性能帶來了什么好處？為什么在二個(gè)接收支路中，相關(guān)輸出的信號(hào)電平產(chǎn)生了波動(dòng)：是由于接收噪聲引起的？還是由于其它因素？三、Rak

5、e接收機(jī)的工作原理123、Rake接收機(jī)的需解決的問題多徑狀態(tài)檢測(cè)（延時(shí)與幅度）多徑信號(hào)的合成4、多徑狀態(tài)檢測(cè)在Rake接收機(jī)中，可以通過設(shè)置專門的搜索相關(guān)器，它主要負(fù)責(zé)對(duì)可能存在的多徑支路進(jìn)行檢測(cè)：檢測(cè)多徑支路的延時(shí)與幅度相位大小。三、Rake接收機(jī)的工作原理135、信號(hào)合并技術(shù)選擇性合并（SD）最大比值合并（MRC）等增益合并（EGC）在三類信號(hào)合并技術(shù)上，選擇性合并技術(shù)最簡(jiǎn)單，而一般情況下性能也最差。三、Rake接收機(jī)的工作原理14最大比值合并（MRC）加權(quán)系數(shù)：特點(diǎn)：最大比信號(hào)合并技術(shù)將保

6、證在檢測(cè)器的輸入端具有最大的信噪比。三、Rake接收機(jī)的工作原理15等增益合并合并（MRC）等增益合并可能不如選擇性合并原因：等增益合并RAKE接收機(jī)只有一條支路接收到較強(qiáng)的信號(hào)，而其它支路只收到很少的信號(hào)能量，降低了等增益合并RAKE接收機(jī)的信噪比。采用方法：RAKE接收機(jī)的每個(gè)支路設(shè)置一個(gè)門限，當(dāng)信號(hào)電平低于門限值時(shí)將該支路關(guān)閉。三、Rake接收機(jī)的工作原理166、Rake接收機(jī)的特點(diǎn)能有效地克服多徑對(duì)無線信號(hào)的傳輸；具有最簡(jiǎn)單的中頻傳輸接收硬件。三、Rake接收機(jī)的工作原理171、接收機(jī)復(fù)雜

7、度與擴(kuò)頻帶寬間的關(guān)系擴(kuò)頻接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性與其擴(kuò)頻帶寬成正比，擴(kuò)頻帶寬越大，則實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度呈線性上升關(guān)系。2、擴(kuò)頻接收機(jī)對(duì)時(shí)間的分辨率與擴(kuò)頻帶寬間的關(guān)系擴(kuò)頻帶寬（系統(tǒng)帶寬）為W的擴(kuò)頻信號(hào)的時(shí)間分辨率為1／W，一般的擴(kuò)頻接收機(jī)只有一個(gè)相關(guān)器，接收時(shí)間窗TW＝1／W內(nèi)的多徑信號(hào)能量，時(shí)間窗TW外的多徑信號(hào)則被抑制掉了。從對(duì)多徑信號(hào)的分離上而言，希望擴(kuò)頻帶寬越寬越好。四、信號(hào)參數(shù)的選擇183、擴(kuò)頻帶寬與接收分支信號(hào)衰落特性的關(guān)系由于擴(kuò)頻接收機(jī)單支路只能觀察到時(shí)間窗TW＝1／W內(nèi)的多徑信號(hào)。時(shí)間窗口越寬，該

8、信號(hào)衰落越嚴(yán)重。4、擴(kuò)頻帶寬的選擇應(yīng)考慮到不產(chǎn)生碼間串?dāng)_時(shí)間窗口的寬度與傳輸符號(hào)的寬度應(yīng)不有可比性。從而保證其對(duì)于傳輸信息而言是一個(gè)非頻率選擇性衰落。5、擴(kuò)頻帶寬與分支數(shù)之間折衷Ｌ個(gè)分支的Rake接收機(jī)，其有效接收時(shí)間為TW＝L／W內(nèi)的多徑信號(hào)（L為RAKE接收機(jī)的支路數(shù)）。希望Ｌ個(gè)分支能接收大部分的多徑信號(hào)。四、信號(hào)參數(shù)的選擇19舉例如果多徑信道的最大時(shí)延為3μs（室內(nèi)信道的典型值），用IS-95CDMA的1.25MHz擴(kuò)頻帶寬，時(shí)間分辨率約1μs，用3個(gè)支路的等增益合并或最大比