摘要：在扩频通讯中，Rake接纳是反抗多径式微的有用办法。本文首要介绍无线移动通讯的信道特性，然后对Rake接纳的基本原理和接纳机结构进行详细描绘，并对Rake接纳功能进行了仿真比较。仿真成果标明，在多径信道条件下，Rake接纳办法能很好的改进接纳体系误码功能；选用GOLD序列扩频比m序列扩频办法时，Rake接纳办法功能进步的更显着。
关键词：多径式微；扩频通讯；Rake接纳机；误码功能
在移动通讯中，移动终端的天线一般选用无方向性的低增益天线，移动终端接纳来自各个方向的电磁波，并向各个方向发射电磁波。经过不同途径抵达接纳天线的信号，因为途径不同形成传达时延的不同，各信号在接纳天线处的相位不同，相同相位的信号相互叠加，使得信号得以加强，而相反相位的信号相互叠加，使得信号相互抵消。这种接纳信号无规律的强弱崎岖便是电波传达中的多径式微。多径式微会严重影响通讯质量，为此选用数字信号处理技能来对立式微，分集接纳技能便是削减多径式微的重要办法之一。
分集有两种意义：一是涣散传输，使接纳端取得多个计算独立的、带着同一信息的信号；二是会集处理，即接纳机把收到的多个计算独立的式微信号进行兼并，以下降式微的影响。多径分集技能是用来补偿式微信道损耗的，因为在任一时刻，多个非相关的式微信号一起处于深度式微的概率极小，因此，一旦在多径信号中挑选出两个或两个以上的信号进行处理，接纳机的瞬时信噪比和均匀信噪比就能够得到改进。所以，分集便是有意识地别离多径信号并恰当兼并以供给接纳信号的信噪比，下降多径搅扰。
在扩频通讯体系中，因为信号频段较宽，因此在时刻上能够别离出比较纤细的多径信号，对别离出的多径信号进行加权调整，使组成之后的信号得以增强，然后可在较大程度上下降多径式微信道所形成的负面影响。这种技能又称为Rake接纳技能。
文中首要介绍无线移动通讯的信道特征，然后对Rake接纳的基本原理和接纳机结构进行描绘，并在不同条件下对Rake接纳体系进行了仿真。仿真成果标明：选用Rake接纳技能能有用下降多径式微对通讯信号的影响，下降误码率。
1 无线移动通讯信道
移动通讯体系中，移动终端处于地势杂乱的区域，其天线将接纳从多条途径传达来的信号，再加上移动终端本身或许在运动状况，使得移动终端和基站之间的无线信道多变且难以操控。
移动通讯信道是一种时变信道。无线通讯信号经过移动通讯时会遭到各种形式的衰减危害。接纳信号功率标明为：
p(d)=d-n·S(d)·R(d) (1)
式中，d标明移动终端与基站间的间隔。
式(1)是信道对传输信号效果的一般标明式。信号所阅历的损耗有如下3类：
1)自由空间传达损耗，用标明d-n，其间n一般取值为3～4；
2)暗影式微，用S(d)标明，制式因为传达环境中的地势崎岖、建筑物及其它障碍物对电波屏蔽所引起的式微。一般遵守对数正态散布，其改变率较慢，是慢式微损耗；
3)多径式微，用R(d)标明，这是因为移动传达环境的多径传输而引起的式微，起伏一般遵守瑞利散布或莱斯散布，其改变率较快，是快式微损耗。
在移动通讯传达环境中，抵达移动终端天线的信号不是单一途径抵达的，而是许多途径抵达的很多反射波的组成。这样，接纳信号的起伏将急剧改变，就发生了式微。这种式微是因为多径现象所引起的，称为多径式微。
多径效应首要表现在3个方面：
1)经过短间隔或短时刻传达后信号强度发生急剧改变；
2)在不同的多径信号上，存在着时变多普勒频移引起的随机频率调制；
3)多径传达试验引起信号的时域扩展。
2 Rake接纳的作业原理
最早的Rake接纳机概念是R．Price和P．E．Green在1958年提出的。Rake接纳机的原理是选用一组相关接纳机，各个接纳机与同一希望信号的多径重量之一进行相关操作，依据各个相关输出的相对强度加权后组成一个输出，加权系数的挑选准则是使输出信噪比最大化。
Rake接纳机的作业原理框图如图1所示。发射端宣布的无线信号经过L+1条途径抵达接纳端Rx。假定途径0的间隔最短，传输时延也最小，依次是途径1，途径2，…，时延时刻最长的是途径L。经过检测各途径的相对时延差，以途径0为参照规范，途径1相对于途径0的时延差为τ1，途径2相对于途径1的时延差为τ2，…，途径L相对于途径0时延差为τL，而且τL>τL-1>…>τ2>τ1。接纳端解调后，送入L路并行相关器解扩。经过位同步后，各相关器的本地码分别为c1(t)，c1(t-τ2)，c2(t-τ2)，…，c1(t-τL)。信号经解扩后送入积分器，并进行加权兼并，最终对信号进行判定得到输出信号。显着，假如接纳机只要一个相关器，一旦这个相关器的输出被式微打乱，接纳机将不或许校正该值，然后导致判定其呈现很多误判。而在Rake接纳机中，假如某个相关器的输出被式微打乱了，可由其它相关器支路做出弥补，而且经过减小被打乱支路的权重，下降其负面影响。因为Rake接纳机供给了对L路信号杰出的计算判定，因此它能有用地对立多径式微。
假定有L个相关器，每个相关器与其间一个多径重量同步，即强相关，而与其它多径重量弱相关，各个相关器的输出分别被加权后相加，总的输出信号为：
其间c1(t-τi)为本地生成的相关码而且τ1=0；ai(t)是加权系数，它依据对应信号能量在总能量总所占份额确认；ri(t)为L路多径信号的重量之一。
加权系数依据对应信号能量在总能量中所占份额确认：
其间j=1，2，…，L。式(3)标明加权系数ai(t)是自适应可调的，当某个相关器被式微污染时，输出能量减小，对应的加权系数值变小，对总输出的效果减小，然后战胜式微影响，改进体系接纳质量。
3 Rake接纳的误码率仿真
输入信号的数据由随机数发生器发生，并选用周期长度为128的m序列(或许GOLD码序列)进行扩频。对扩频后的信号进行BPSK调制，并发送出去，信号在无线信道传输过程中，会发生信道式微。接纳端对接纳到的信号进行Rake兼并(仿真选用了最简略的等增益兼并办法)，兼并成果输入到BPSK基带解调模块中，最终进行误码率计算。
上述仿真图显现了在3条途径情况下Rake接纳与传统接纳之间误码率比较的曲线。其间实线标明推迟1和2个码片情况下的误码率曲线，虚线标明推迟3和7个码片情况下的误码率曲线，圆点是传统接纳的成果，方点是Rake接纳的成果。
仿真成果标明，相同条件下码片推迟越大，接纳端的误码率越大；相同条件下扩频倍数越高，接纳端的误码率越小；相同条件下，GLOD序列扩频要比m序列扩频有更小的误码率值。在相同前提下，针对多径式微的信道环境，Rake接纳办法要比传统接纳办法具有更小的误码率值；在GOLD序列扩频情况下，Rake接纳比传统接纳办法功能上进步的更显着。
4 结束语
Rake接纳技能是一种对立多径式微的重要技能，它经过将可别离的多径信号按必定准则兼并，然后把多径信号中的才能搜集起来。文中进行了Rake接纳与传统接纳的功能比较仿真试验，成果标明：在相同前提下，Rake接纳比传统接纳具有更小的误码率值；扩频倍数越高、推迟越小、信噪比越高，Rake接纳的功能就越好，一起选用COLD码序列扩频要比选用PN码序列具有更好的Rake接纳功能。
