RAKE接收機(jī)原理和結(jié)構(gòu)

1、WCDN1A系統(tǒng)基木原理第.二帝WCDMA關(guān)鍵技術(shù)3- #3- 第三章WCDMA關(guān)鍵技術(shù)本章主要從原理的角度介紹了WCDMA收發(fā)信機(jī)的各個(gè)組成部分的結(jié)構(gòu)，包括RAKE接收機(jī)的原理和結(jié)構(gòu)，射頻和中頻處理技術(shù)，信道編解碼技術(shù)和多用戶檢測(cè)的基本原理。圖3數(shù)字通信系統(tǒng)框圖如圖3所示為一般意義上的數(shù)字通信系統(tǒng)，WCDNIA的收發(fā)信機(jī)就建立在這個(gè)基本的框圖上，其中信道編譯碼部分采用卷積碼或者Turbo碼，調(diào)制解調(diào)部分采用碼分多址的直接擴(kuò)頻通信技術(shù)，信源編碼部分根據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)的不同，対語(yǔ)音采用AMR自適應(yīng)多速率編碼，對(duì)圖彖和多媒體業(yè)務(wù)采用ITURec.H.324系列協(xié)議。3.1RAKE接收機(jī)在CDMA擴(kuò)頻系統(tǒng)

2、中，信道帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)人信道的平坦衰落帶寬。不同傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)需要用均衡算法來(lái)消除相鄰符號(hào)間的碼間干擾，CDNIA擴(kuò)頻碼在選擇時(shí)就要求它有很好的自相關(guān)特性。這樣，在無(wú)線信道中出現(xiàn)的時(shí)延擴(kuò)展，就可以被看作只是被傳信號(hào)的再次傳送。如果這些多徑信號(hào)相互間的延時(shí)超過(guò)了一個(gè)碼片的長(zhǎng)度，那么它們將被CDMA接收機(jī)看作是非相關(guān)的噪聲，而不再需要均衡了。由在多徑信號(hào)中含有可以利用的信息，所以CDMA接收機(jī)可以通過(guò)合并多徑信號(hào)來(lái)改善接收信號(hào)的信噪比。其實(shí)RAKE接收機(jī)所作的就是：通過(guò)多個(gè)相關(guān)檢測(cè)器接收多徑信號(hào)中的各路信號(hào)，并把它們合并在一起。圖3-2所示為一個(gè)RAKE接收機(jī)，它是專為CDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)典的分集接收器

3、，其理論基礎(chǔ)就是：當(dāng)傳播時(shí)延超過(guò)一個(gè)碼片周期時(shí)，多徑信號(hào)實(shí)際上可被看作是互不相關(guān)的。WCDN1A系統(tǒng)基木原理第.二帝WCDMA關(guān)鍵技術(shù)3- 3- #WCDN1A系統(tǒng)基木原理第.二帝WCDMA關(guān)鍵技術(shù)3- #3- #WCDN1A系統(tǒng)基木原理第.二帝WCDMA關(guān)鍵技術(shù)3- #3- #WCDN1A系統(tǒng)基木原理第.二帝WCDMA關(guān)鍵技術(shù)3- #3- 帶DLL的相關(guān)器是一個(gè)遲早門(mén)的鎖相壞。它由兩個(gè)相關(guān)器（早和晚）組成，和解調(diào)相關(guān)器分別相差1/2（或1/4）個(gè)碼片。遲早門(mén)的相關(guān)結(jié)果相減可以用于調(diào)整碼相位。延遲壞路的性能取決F環(huán)路帶寬。延遲估計(jì)的作用是通過(guò)匹配濾波器茯取不同時(shí)間延遲位置上的信號(hào)能最分布（如圖

4、33所示），識(shí)別具有較大能昴的多徑位置，并將它們的時(shí)間鼠分配到RAKE接收機(jī)的不同接收徑上。匹配濾波器的測(cè)屋精度可以達(dá)到1/41/2碼片，而RAKE接收機(jī)的不同接收徑的間隔是一個(gè)碼片。實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，如果延遲估計(jì)的更新速度很快（比如幾十ms次），就可以無(wú)須遲早門(mén)的鎖相壞。由信道中快速衰落和噪聲的影響，實(shí)際接收的各徑的相位與原來(lái)發(fā)射信號(hào)的和位有很人的變化，因此在合并以前要按照信道估計(jì)的結(jié)果進(jìn)行相位的旋轉(zhuǎn)，實(shí)際的CDNIA系統(tǒng)中的信道估計(jì)是根據(jù)發(fā)射信號(hào)中攜帶的導(dǎo)頻符號(hào)完成的。根據(jù)發(fā)射信號(hào)中是否攜帶有連續(xù)導(dǎo)頻，可以分別采用基J：連續(xù)導(dǎo)頻的相位預(yù)測(cè)和基J：判決反饋技術(shù)的相位預(yù)測(cè)方法。如圖3-3、圖3-4所

5、示。圖3-3基丁連續(xù)導(dǎo)頻信號(hào)的信道估計(jì)方法度結(jié)果LQ信號(hào)圖34使用判決反饋技術(shù)的間斷導(dǎo)頻條件的信道估計(jì)方法LPF是一個(gè)低通濾波器，濾除信道估計(jì)結(jié)果中的噪聲，其帶寬一般耍高J：信道的衰落率。使用間斷導(dǎo)頻時(shí)，在導(dǎo)頻的間隙耍采用內(nèi)插技術(shù)來(lái)進(jìn)行信道估計(jì)，采用判決反饋技術(shù)時(shí)，先硬判決出信道中的數(shù)據(jù)符號(hào)，在已判決結(jié)果作為先驗(yàn)信息（類似導(dǎo)頻）進(jìn)行完整的信道估計(jì)，通過(guò)低通濾波得到比較好的信道估計(jì)結(jié)果，這種方法的缺點(diǎn)是由r非線性和非因果預(yù)測(cè)技術(shù)，使噪聲比較人的時(shí)候，信道估計(jì)的準(zhǔn)確度人人降低，而且還引入了較丿、的解碼延遲。圖35為匹配濾波器的基本結(jié)構(gòu)。WCDN1A系統(tǒng)基木原理第.二帝WCDMA關(guān)鍵技術(shù)3- #3-

6、 #WCDN1A系統(tǒng)基木原理第.二帝WCDMA關(guān)鍵技術(shù)3- 3- #本地的擴(kuò)頻碼和擾碼人串行輸入的采樣數(shù)據(jù)圖3-5匹配濾波器的基木結(jié)構(gòu)WCDN1A系統(tǒng)基木原理第.二帝WCDMA關(guān)鍵技術(shù)3- #3- #WCDN1A系統(tǒng)基木原理第.二帝WCDMA關(guān)鍵技術(shù)3- #3- 延遲估計(jì)的主耍部件是匹配濾波器，匹配濾波器的功能是用輸入的數(shù)據(jù)和不同和位的本地碼字進(jìn)行相關(guān)，取得不同碼字相位的和關(guān)能最。當(dāng)串行輸入的采樣數(shù)據(jù)和本地的擴(kuò)頻碼和擾碼的相位一致時(shí)，其相關(guān)能力最人，在濾波器輸出端有一個(gè)最人值。根據(jù)相關(guān)能駅，延遲估計(jì)器就可以得到多徑的到達(dá)時(shí)間量。從實(shí)現(xiàn)的角度而言，RAKE接收機(jī)的處理包括碼片級(jí)和符號(hào)級(jí)，碼片級(jí)的

7、處理有和關(guān)器、本地碼產(chǎn)生器和匹配濾波器。符號(hào)級(jí)的處理包括信道估計(jì)，相位旋轉(zhuǎn)和合并相加。碼片級(jí)的處理一般用ASIC器件實(shí)現(xiàn)，而符號(hào)級(jí)的處理用DSP實(shí)現(xiàn)。移動(dòng)臺(tái)和基站間的RAKE接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法和功能盡管有所不同，但其原理是完全一樣的。對(duì)多個(gè)接收大線分集接收而言，多個(gè)接收大線接收的多徑可以用上而的方法同樣處理，RAKE接收機(jī)既可以接收來(lái)自同一天線的多徑，也可以接收來(lái)自不同天線的多徑，從RAKE接收的角度來(lái)看，兩種分集并沒(méi)有本質(zhì)的不同。但是，在實(shí)現(xiàn)上由多個(gè)天線的數(shù)據(jù)要進(jìn)行分路的控制處理，增加了基帶處理的復(fù)雜度。3.2CDMA射頻和中頻設(shè)計(jì)原理3.2.1CDMA射頻和中頻的總體結(jié)構(gòu)圖3-6CDNIA射頻和中頻原理框圖圖3-6給出了CDMA射頻和中頻部分的原理框圖，射頻部分是傳統(tǒng)的模擬結(jié)構(gòu)，有用信號(hào)在這里轉(zhuǎn)化為中頻信號(hào)。射頻I、行通道部分主要包括自動(dòng)增益控制（RFAGC）、接收濾波器（Rx濾波器）和卜變頻器。射頻的上行通道部分主要包括自動(dòng)增益控制（RFAGC）、二次上變頻、寬帶線性功放和射頻發(fā)射濾波器。中頻部分主要包括卜行的去混迭濾波器、卜變頻器、ADC和上行的中頻和平滑濾波器、上變頻器和DAC。對(duì)J：WCDMA的數(shù)字卜變頻器而言，由其輸出的基帶信號(hào)的帶寬已經(jīng)人中頻信號(hào)的10%,故與一般的GSM信號(hào)和第一代信號(hào)不同，稱為寬