摘要:未來的時(shí)代是3G的時(shí)代，如何使信息傳遞的更為及時(shí)、準(zhǔn)確已經(jīng)成為當(dāng)前通信部門共同的研究課題，而Rake接收技術(shù)是這些關(guān)鍵技術(shù)之一，本文列舉了Rake的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)Rake接收技術(shù)在3G通信中各通信體制的詳細(xì)應(yīng)用進(jìn)行了闡述。
　　關(guān)鍵字:3G通信；Rake接收技術(shù)；CDMA；WCDMA
　　引言
　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,移動(dòng)業(yè)務(wù)市場需求也在不斷的增長,正是在這種需求的推動(dòng)下,移動(dòng)通信邁入了3G時(shí)代,與3G相對(duì)應(yīng)的通信技術(shù)也在逐步的推廣應(yīng)用,盡管現(xiàn)在移動(dòng)通信技術(shù)已發(fā)展的很完善,但在移動(dòng)通信中,始終存在著一個(gè)問題,那就是由于受到地形地貌的影響,電波在傳播過程中會(huì)呈現(xiàn)出不同和路徑以及時(shí)間延遲,這樣的直接后果就是導(dǎo)致了移動(dòng)通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量．Rake接收技術(shù)的誕生成功的解決了這個(gè)問題,它是一種專門針對(duì)多徑衰落采用分集接收裝置的接收技術(shù),大大提高了信息傳輸?shù)目煽啃?保證了通信的質(zhì)量.
　　1.Rake接收技術(shù)簡介
　　現(xiàn)今的移動(dòng)通信電波多為高頻波，通信基站與移動(dòng)設(shè)備之間的信號(hào)主要靠建筑物或地形的多路徑反射傳播，正是由于這種多路徑傳播，其信號(hào)的時(shí)間延遲，相位差異等造成了信號(hào)傳播的多徑干擾．尤其是當(dāng)今的3G通信采用的是基于寬頻帶傳輸?shù)臄U(kuò)頻通信技術(shù),多徑干擾的效果會(huì)被成倍放大,對(duì)其的處理手段也會(huì)異常復(fù)雜,Rake接收技術(shù)就是在這樣的一種背景下誕生的,它可以對(duì)分辨出的多徑信號(hào)分別進(jìn)行接收調(diào)整,將不同時(shí)間,不同路徑的信號(hào)分離并進(jìn)行相位校準(zhǔn),最后合成為加強(qiáng)的信號(hào),很大程度上降低多徑衰落造成的負(fù)面影響.這種接收技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)就是,為了實(shí)現(xiàn)相關(guān)信號(hào)的接收,必須要發(fā)送未經(jīng)調(diào)制的導(dǎo)頻符號(hào),這樣,信號(hào)接收機(jī)才能在確知已發(fā)信號(hào)的條件下估算信號(hào)的相位,以達(dá)到準(zhǔn)確接收合并信號(hào)的目的.
　　2.Rake接收技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
　　對(duì)于當(dāng)前主要采用VHF及UHF頻段的移動(dòng)能信,電波傳播的方式為空間波,通信基站及通信設(shè)備之間的無線信道多變且難以控制,不同信號(hào)的不同相位在接收設(shè)備處迭加,有時(shí)同相相迭加增強(qiáng),反相迭加就會(huì)減弱,這樣就造成了接收到的信號(hào)幅度差距巨大,幅度衰落及時(shí)延擴(kuò)展等等問題,導(dǎo)致了數(shù)字信號(hào)的高誤碼率,為提高系統(tǒng)的多徑誤差,一個(gè)最有效的辦法就是采用Rake分集接收信號(hào)技術(shù),其與普通的信號(hào)接收技術(shù)相比,具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):(1)可將接收到的多路徑信號(hào)分離為相互獨(dú)立的信號(hào),單獨(dú)對(duì)獨(dú)立出來的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整接收.這樣可以最大限度的減少多路徑信號(hào)之間由于不同相位、不同時(shí)延所造成的相互影響;(2)一般的分集技術(shù)是把多徑信號(hào)作為干擾來處理掉，而Rake接收技術(shù)則是對(duì)其分離整理后再進(jìn)行加權(quán)合并,以得到最大的增益信號(hào),大大的加強(qiáng)了信號(hào)的可靠性及傳遞性。
　　同時(shí),由于Rake接收技術(shù)是根據(jù)每條路徑信號(hào)的信干比值進(jìn)行多徑選擇的,因而在多徑信號(hào)中干擾信號(hào)占多數(shù)的情況下,可最大程度的避免干擾成分對(duì)接收性能的不利影響.Rake接收技術(shù)雖有眾多的優(yōu)點(diǎn),但是也存在著不足之處,那就是要計(jì)算所有搜索到的多徑信號(hào)在每個(gè)時(shí)隙的平均信干比,以此來進(jìn)行多路徑信號(hào)的分離及處理,這無疑存在著很大的數(shù)據(jù)運(yùn)算量,給信號(hào)傳遞的及時(shí)性帶來一定的影響.
　　3.Rake接收技術(shù)在3G通信中應(yīng)用
　　3.1CDMA及WCDMA技術(shù)體制簡介
　　自從20世紀(jì)70年代出現(xiàn)蜂窩通信以來,各地的通信技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,在多址接入技術(shù)方面,80年代出現(xiàn)了基于TDMA體制的GSM通信系統(tǒng),90年代出現(xiàn)了碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng),由于這種系統(tǒng)具有通信容量大且質(zhì)量較好，因此在當(dāng)時(shí)成了世人所公認(rèn)的通信系統(tǒng)界的霸主。與TDMA相比，CDMA融合有擴(kuò)頻、多址接入和頻率再用等多種技術(shù)，在頻、時(shí)、碼三域信號(hào)處理方面具有協(xié)作的一致性，因而具有抗干擾性好，保密性高等優(yōu)點(diǎn)。CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)的通信容量要比GSM的通信量大4至5倍，同時(shí)，系統(tǒng)中聲碼器可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)信息傳輸速率，通信質(zhì)量較高�？梢哉f，CDMA的出現(xiàn)，是通信界的一大創(chuàng)舉，具有極其重要的意義。
　　隨著3G技術(shù)的普及，在信息傳遞上已不僅僅像以前一樣僅僅是簡單的數(shù)據(jù)傳輸，視頻會(huì)議、視頻共享、流媒體手機(jī)電視等業(yè)務(wù)的推出，迫切要求更高的數(shù)據(jù)傳輸量及傳輸?shù)募皶r(shí)性，因此在CDMA的基礎(chǔ)之上，現(xiàn)在又提出了具有更強(qiáng)業(yè)務(wù)性能，更大信息傳遞量的寬帶CDMA，也即WCDMA。它能確保數(shù)據(jù)以及視頻圖象等的高速及時(shí)性，并實(shí)現(xiàn)真正的全球漫游。同時(shí)，由于增加了帶寬，因而多路徑信號(hào)的分辨能力也相應(yīng)的增強(qiáng)了，可分辨出幾十條不同的路徑，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br /> 　　3.2RAKE接收技術(shù)在CDMA及WCDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　為了克服通信環(huán)境的復(fù)雜性，CDMA系統(tǒng)特采用Rake接收技術(shù)分別接收每一路徑的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，這樣不但克服了多徑衰弱給通信帶來的不利影響，同時(shí)還等效的增強(qiáng)了接收信號(hào)的功率，其利用多個(gè)并行相關(guān)器檢測多徑信號(hào)，按照一定的準(zhǔn)則合成一路信號(hào)，其原理如圖1所示：
　　其接收過程如下：原始信號(hào)在基站
　　被擴(kuò)頻及調(diào)制之后，經(jīng)多路徑信道傳輸，
　　最后到達(dá)Rake接收機(jī)中的各個(gè)接收指針
　　，在接收機(jī)組件接收器中，對(duì)每個(gè)接收到
　　的信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)展碼處理，然后對(duì)多路徑信號(hào)
　　的時(shí)延時(shí)間進(jìn)行校正，最后對(duì)各個(gè)信號(hào)進(jìn)行
　　加權(quán)合成，形成總信號(hào)并輸出。圖1Rake接收應(yīng)用示意圖
　　在當(dāng)前的CDMA系統(tǒng)應(yīng)用中，主要的Rake接收合并技術(shù)通常有四種，分別為：選擇式合并、最大比合并、等增益合并及開關(guān)式合并。最大比合并就是每個(gè)分路的信號(hào)經(jīng)過相位調(diào)整后乘以一定的增益系數(shù)然后相加，最后再進(jìn)行解調(diào)；等增益合井就是在各分路的信號(hào)經(jīng)相位調(diào)整后，乘以相同的增益系數(shù)后相加，再進(jìn)行解調(diào)；選擇式合并就是在若干不同路徑信號(hào)中選擇有最高信噪比的信號(hào)來進(jìn)行解調(diào)；開關(guān)式合并就是在不同的路徑之間進(jìn)行切換，直到某路徑功率高于預(yù)定門限值，再進(jìn)行相關(guān)調(diào)整解調(diào)。多年的實(shí)踐證明，在每條路徑衰落獨(dú)立的情況下，第一種方法也即最大比合并為最佳合并方案，但是由于采用此法的接收機(jī)制作較復(fù)雜，因而應(yīng)用較少，只解調(diào)單路信號(hào)的選擇式合并應(yīng)用最廣。
　　在WCDMA系統(tǒng)中，可利用導(dǎo)頻信息對(duì)反向鏈路進(jìn)行相干合并，只要在反向鏈路設(shè)置8徑的Rake接收，那么多路徑中的信號(hào)能量利用率可達(dá)75%以上。而應(yīng)用于WCDMA系統(tǒng)中的Rake接收技術(shù)，其抑制多址干擾的能力取決于不同信號(hào)源特征碼之間的相關(guān)性。對(duì)反向鏈路進(jìn)行合并后，對(duì)于一些信號(hào)強(qiáng)度很小的干擾，對(duì)它們可以不用解調(diào)，對(duì)接收到的信號(hào)質(zhì)量也不會(huì)有大的影響，而對(duì)于搜索到較大干擾強(qiáng)度的噪音信號(hào)時(shí)，如果對(duì)其解調(diào)反而會(huì)影響接到到的信號(hào)質(zhì)量，此時(shí)，Rake接收機(jī)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)選擇，在盡可能利用有用信號(hào)的前提下，對(duì)一些不可用的干擾信號(hào)會(huì)自動(dòng)將其視為白噪信息處理，以減少不利或無用信號(hào)對(duì)接收性能的影響。
　　4結(jié)語
　　當(dāng)前的時(shí)代是一個(gè)信息高速傳遞的時(shí)代，而Rake接收技術(shù)又是移動(dòng)通信系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，它從根本上解決了通信系統(tǒng)多路徑衰落問題，但隨著科技的發(fā)展，會(huì)有更新的移動(dòng)通信體制不斷出現(xiàn)，如何改進(jìn)Rake接收技術(shù)，從而使其能夠更好，更精確的完成信號(hào)的接收，還是一個(gè)值得我們深研究的課題。
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