RAKE接收技術是第三代CDMA移動通信系統(tǒng)中的一項重要技術。在CDMA移動通信系統(tǒng)中,由于信號帶寬較寬,存在著復雜的多徑無線電信號,通信受到多徑衰落的影響。RAKE接收技術實際上是一種多徑分集接收技術,可以在時間上分辨出細微的多徑信號,對這些分辨出來的多徑信號分別進行加權調整、使之復合成加強的信號。由于該接收機中橫向濾波器具有類似于鋸齒狀的抽頭,就像耙子一樣,故稱該接收機為RAKE接收機。
1956年,Prcie和Green提出了具有抗多徑衰落的RAKE 接收機概念:1937年,F(xiàn)orney提出的基于已知信道特性的最大似然序列檢測器(MLSD),這是一種最優(yōu)的單用戶接收機。Rake的概念是1958年由R.Price和P.E.Green在《多徑信道中的一種通信技術》中提出來的。由于這種接收機收集許多路徑上的信號,其作用與農用多齒草耙(英文為“Rake”)的作用相似,故稱為Rake接收機,該接收方法涉及幾個相關器的使用,每個都可以形象地看作是花圃的耙爪(Finger)或叉(Tine)。這種接收機不是減弱或削除多徑信號,而是充分利用多徑信號的能量。美國QUALCOMM公司在80 年代堅持研究DS-CDMA技術,1989年,QUALCOMM公司進行了首次CDMA實驗。驗證了DS擴頻信號波形非常適合多徑信道的傳輸,以及RAKE接收機、功率控制和軟切換等CDMA的關鍵技術 。在 1996年推動了窄帶CDMA IS-95商用運行,讓RAKE接收機產業(yè)化,同時也推動了RAKE接收技術的長足發(fā)展。RAKE接收機將同三項關鍵革新技術相結合:智能天線技術、多用戶檢測、MIMO系統(tǒng)。研究的熱點包括:RAKE接收機如何降低復雜度;多用戶檢測的最優(yōu)算法;MIMO系統(tǒng)與OFDM的結合等。
由推導可以得到RAKE接收機的一種實現(xiàn)模型,如圖所示。圖中把接收數(shù)據(jù)送入RA此接收機的各指峰finger,在每個fillger中首先對接收數(shù)據(jù)做下抽樣和時延調整,保證各finger 均獲得有效的計算數(shù)據(jù),并且使每個chip周期內有一個抽樣值;接著是與本地擴頻地址碼進行相關運算,隨后在整個擴頻地址碼長度內求平均,并以符號長度為周期抽樣,然后將各finger的計算值乘以信道加權系數(shù)口,后合并相加,最后得到RAKE 接收輸出值x(t)。
WCDMA中的RAKE接收機的一種實現(xiàn)方案如圖所示。在圖中,RAKE接收機的每個finger由內插/下抽樣、解擾、數(shù)據(jù)信道解擴、抽樣、相位補償、導頻信道解擴、抽樣時鐘偏移跟蹤、定時跟蹤、相位誤差跟蹤等單元組成;而擾碼捕獲、多徑捕獲、RAKE finger控制等單元是整個解擴解調接收機的控制部分。RAKE接收機的每個finger負責每個多徑的接收與跟蹤,其中還包括信道參數(shù)的估計和補償,RAKE接收機的控制部分負責多徑捕獲和多徑信號取舍,合并單元將從各個finger中獲得的解擴解調信號按一定的算法進行合并,以便有效地檢測用戶信息比特。