Rake接收機仿真(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上3 G移 動 通 信實 驗 報 告實驗名稱：Rake接收機仿真學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號：學(xué)生班級:所學(xué)專業(yè)：實驗日期:1. 實驗?zāi)康?. 了解Rake接收機的原理。2. 分析比較三種不同合并算法的性能。2. 實驗原理移動通信系統(tǒng)工作在VHF和UHF兩個頻段（303000MHz）,電波以直射方式（即“視距”方式）在靠近地球表面的大氣中傳播。由于低層大氣并非均勻介質(zhì)，會產(chǎn)生折射和吸收現(xiàn)象；而且傳輸路徑上遇到的各種障礙物（如山，高樓，樹等）還可能發(fā)生反射、繞射和散射等，到達接收方的信號可能來自不同的傳播路徑。即移動通信的信道是典型的多徑衰落信道，如下圖所示：圖9-1 多徑傳播示意

2、圖多徑傳播將引起接受信號中脈沖寬度擴展，稱為時延擴展。時延擴展的時間可以用第一個碼元信號至最后一個多徑信號之間的時間來測量。時延擴展會引起碼間串?dāng)_，嚴(yán)重影響數(shù)字信號的傳輸質(zhì)量。分集技術(shù)是克服多徑衰落的一個有效方法。包括頻率分集，時間分集、空間分集和極化分集。其基本原理是接收端對多個攜帶有相同信息但衰落特性相互獨立的多徑信號合并處理之后進行判決，從而將“干擾”變?yōu)橛杏眯畔?，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。本仿真采用在CDMA系統(tǒng)中廣泛使用的Rake接收技術(shù)，且為時間分集。因為當(dāng)傳播時延超過一個碼片周期時，多徑信號實際上可看成是互不相關(guān)的。Rake接收機采用一組相關(guān)接收機，分布于每條路徑上，各個接收機與同一

3、期望信號的多徑分量之一相關(guān)，根據(jù)各個相關(guān)輸出的相對強度加權(quán)后合成一個輸出。根據(jù)加權(quán)系數(shù)的選擇原則，有三種合并算法：選擇式合并，等增益合并和最大比合并。Rake接收機的相關(guān)器的原理如圖：匹配濾波判決電路低通濾波圖9-2 Rake接收機的相關(guān)器的原理假設(shè)采用M個相關(guān)器去接收M個多徑信號分支，其中是每一條分支的乘性系數(shù)，它們的取值是根據(jù)所采用組合方式（例如最大比合并、等增益合并等）而可調(diào)的。不妨令相關(guān)器1與最強的多徑支路同步，并且多徑支路比多徑支路延遲時間到達接收端。相關(guān)器2與多徑支路同步，它與具有很好的相關(guān)性，但與的相關(guān)性則很差。以此類推，第M個相關(guān)器與比時延的多徑分量相關(guān)性很強，但與等多徑分量相

4、關(guān)性則很差。因此如果一條多徑分支受到衰落的影響，由于各條支路的獨立性，還會有其他沒有受到衰落的信號分支，此時給衰落的的信號分支設(shè)定一個很小的加權(quán)系數(shù)，就可以將該路的干擾抑制。Rake接收機的原理框圖為：圖9-3 Rake接收機的原理框圖選擇式合并是檢測接收到的多徑信號，挑選其中信噪比最大的一徑作為輸出；等增益合并是將接收的多徑信號按照相等的增益系數(shù)，同相相加后作為輸出；最大比合并是按照適當(dāng)?shù)脑鲆嫦禂?shù)，同相相加后作為輸出。在不同的噪聲環(huán)境中，三種合并算法的效果不同。本實驗使用MATLAB平臺編寫程序?qū)崿F(xiàn)。假設(shè)信源輸出用16位Walsh碼擴頻，進入接收機的有3徑；假設(shè)每條徑之間延時半個碼片，為了進

5、行仿真，對Walsh碼進行擴展，每個碼字重復(fù)一次，則長度為32位，如1 1 0擴展為1 1 1 1 0 0。3. 實驗內(nèi)容1、編寫MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)Rake接收機。2 、修改信噪比，觀察三種合并算法的誤碼率。4. 實驗代碼clear all;N_Ar=7; %徑數(shù)N_A(1,1)=0.5;c_a=0.5;for i=2:N_Ar if i=N_Ar N_A(1,N_Ar)=c_a; else N_A(1,i)=0.5*c_a; c_a=N_A(1,i); endendN_A=sqrt(N_A); %徑系數(shù)N_d=1000;data=randint(1,N_d);data_0=zeros(1,

6、32*N_d);cos_fc=zeros(1,32*N_d);T=0.5;w_0=; %16位walsh序列產(chǎn)生并擴展H=0;for i=1:4 H=H,H;H,-H+1;endpn_w=H(2,1:16);for i=1:16 w_0(1,2*i)=pn_w(1,i); w_0(1,2*i-1)=pn_w(1,i);endw_01=w_0;for i=1:N_d-1 w_0=w_0,w_01;endw_0=w_0*2-1;w=w_0;for i=1:N_Ar-1 w=w;w_0(1,32*N_d-i+1:32*N_d),w_0(1,1:32*N_d-i);end%Data擴展for i=1:

7、32 data_0(1,i:32:i+(N_d-1)*32)=data;enddata_0=data_0*2-1; %發(fā)送端，擴頻+轉(zhuǎn)射頻+分徑data_w=data_0.*w(1,:);data_t1=data_w;for i=1:N_Ar-1 data_t1=data_t1;zeros(1,i),data_w(1,1:32*N_d-i);enddata_t=data_t1'*N_A'data_t=data_t'snr_max=10;snr_min=-20;snr_n=snr_max-snr_min;if snr_n>0 d=1;else d=-1;enderr

8、or_rate=ones(1,snr_n);s_n=1;N_g=1; %誤碼率吧計算循環(huán)次數(shù)for snr=snr_min:d:snr_max en=0; en2=0; en3=0; for e_n=1:N_g %信道 data_r=awgn(data_t,snr); %接收端 data_o=zeros(1,N_d); A=N_A(1,1)*data_r.*w(1,:); A2=data_r.*w(1,:); for i=2:N_Ar Ad=data_r.*w(i,:); A=A+N_A(1,i)*Ad(1,i:N_d*32),zeros(1,i-1); A2=A2+Ad(1,i:N_d*32

9、),zeros(1,i-1); end A3=data_r.*w(1,:); for n=1:N_d sum=0; sum2=0; sum3=0; for i=1:30; sum=sum+A(1,(n-1)*32+i+1); sum2=sum2+A2(1,(n-1)*32+i+1); sum3=sum3+A3(1,(n-1)*32+i+1); end if sum>0 data_o(1,n)=1; else data_o(1,n)=0; end if sum2>0 data_o2(1,n)=1; else data_o2(1,n)=0; end if sum3>0 data_

10、o3(1,n)=1; else data_o3(1,n)=0; end end for i=1:100 if data_o(1,i)=data(1,i) en=en+1; end if data_o2(1,i)=data(1,i) en2=en2+1; end if data_o3(1,i)=data(1,i) en3=en3+1; end end end error_rate(1,s_n)=en/100/N_g; error_rate2(1,s_n)=en2/100/N_g; error_rate3(1,s_n)=en3/100/N_g; s_n=s_n+1;end;%subplot(3,1,1);plot(data);%subplot(3,1,2);plot(data_o);%subplot(3,1,3);semilogy(snr_min:d:snr_max,error_rate,snr_min:d:snr_max,error_rate2,snr_min