RAKE接收機原理和結(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)信機的各個組成部分的結(jié)構(gòu)，包括RAKE接收機的原理和結(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)信機就建立在這個基本的框圖上，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，対語音采用AMR自適應(yīng)多速率編碼，對圖彖和多媒體業(yè)務(wù)采用ITURec.H.324系列協(xié)議。3.1RAKE接收機在CDMA擴頻系統(tǒng)

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

3、，其理論基礎(chǔ)就是：當傳播時延超過一個碼片周期時，多徑信號實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)器是一個遲早門的鎖相壞。它由兩個相關(guān)器（早和晚）組成，和解調(diào)相關(guān)器分別相差1/2（或1/4）個碼片。遲早門的相關(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。延遲估計的作用是通過匹配濾波器茯取不同時間延遲位置上的信號能最分布（如圖

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

5、示。圖3-3基丁連續(xù)導頻信號的信道估計方法度結(jié)果LQ信號圖34使用判決反饋技術(shù)的間斷導頻條件的信道估計方法LPF是一個低通濾波器，濾除信道估計結(jié)果中的噪聲，其帶寬一般耍高J：信道的衰落率。使用間斷導頻時，在導頻的間隙耍采用內(nèi)插技術(shù)來進行信道估計，采用判決反饋技術(shù)時，先硬判決出信道中的數(shù)據(jù)符號，在已判決結(jié)果作為先驗信息（類似導頻）進行完整的信道估計，通過低通濾波得到比較好的信道估計結(jié)果，這種方法的缺點是由r非線性和非因果預(yù)測技術(shù)，使噪聲比較人的時候，信道估計的準確度人人降低，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行相關(guān)，取得不同碼字相位的和關(guān)能最。當串行輸入的采樣數(shù)據(jù)和本地的擴頻碼和擾碼的相位一致時，其相關(guān)能力最人，在濾波器輸出端有一個最人值。根據(jù)相關(guān)能駅，延遲估計器就可以得到多徑的到達時間量。從實現(xiàn)的角度而言，RAKE接收機的處理包括碼片級和符號級，碼片級的

7、處理有和關(guān)器、本地碼產(chǎn)生器和匹配濾波器。符號級的處理包括信道估計，相位旋轉(zhuǎn)和合并相加。碼片級的處理一般用ASIC器件實現(xiàn)，而符號級的處理用DSP實現(xiàn)。移動臺和基站間的RAKE接收機的實現(xiàn)方法和功能盡管有所不同，但其原理是完全一樣的。對多個接收大線分集接收而言，多個接收大線接收的多徑可以用上而的方法同樣處理，RAKE接收機既可以接收來自同一天線的多徑，也可以接收來自不同天線的多徑，從RAKE接收的角度來看，兩種分集并沒有本質(zhì)的不同。但是，在實現(xiàn)上由多個天線的數(shù)據(jù)要進行分路的控制處理，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)，有用信號在這里轉(zhuǎn)化為中頻信號。射頻I、行通道部分主要包括自動增益控制（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J：WCDMA的數(shù)字卜變頻器而言，由其輸出的基帶信號的帶寬已經(jīng)人中頻信號的10%,故與一般的GSM信號和第一代信號不同，稱為寬