RAKE 接收机简述

和移动台一样，基站侧也是有rake接收机的，但与移动台的rake接收机有些不同。

移动台的rake接收机有三个相关器和一个搜索器，其中三个相关器在软切换状态可以接收来自不同导频偏置的基站的信号（相当于时间分集，因为导频偏置就是在时间上区分），也可以接收来自同一基站的不同路径时延的信号（相当于路径分集）。

而基于IS95的基站的rake接收机有四个相关器和两个搜索器，一个基站的rake接收机使用四个相关器接收同一个移动台不同路径时延的信号。

也就是说，这里只用到了于路径分集。

“如果移动台不处于软切换状态，那接收只有一路，选择最强的多径信号，整个过程根本就没有合并多路信号的过程。

”
这是不对的，因为基站对单个移动台进行了四路的路径分集合并，一般是最大比合并，就算是选择最强的多径信号，那就是选择式合并，也算是一种合并方式啊。

“如果移动台处于软切换状态，多个基站同时接收移动台的信号，BSC选择最好的一路。

”
这也属于选择式合并，不过这已经到BSC了，是在合并多个BTS的信号，而rake接收机是针对单个BTS的，所以这跟rake接收机无关。

RAKE接收技术移动通信信道是一种多径衰落信道，RAKE接收技术就是分别接收每一路的信号进行解调，然后叠加输出达到增强接收效果的目的，这里多径信号不仅不是一个不利因素，而且在CDMA系统变成一个可供利用的有利因素。

原理：在接收端，利用PN码相关性，对接收信号中可分辨的多径分量分别进行跟踪、接收，输出基带信号进行路径合并，这种接收信号方式称为RAKE接收。

RAKE接收可以利用多径分量，等效地增加了接收后发送功率，达到抗多径衰落的目的。

RAKE接收机使用多个并行的相关器和接收多径信号。

Q-CDMA 系统移动台和基站接收机分别使用三个和四个并行相关器FINGER。

工作原理：CDMA射频接收信号经二次变频得中频（IF）信号，经中频放大、滤波和解调后，既完成A/D转换，输出基带数字信号，进入RAKE接收机。

RAKE接收机由三个相关器和一个信号搜寻支路组成。

三个相关器支路并行接收三个不同路径的信号，并进行引导PN序列解调、长码解扩以及其它与发送端相对应的解调、解扩处理，输出基带数据信号。

A/D转换后进入RAKE接收机的信号包括许多其它信道的信号，还有相邻小区基站所发的导频，采用引导PN序列相关解调，提供一个扩频增益，改进与对应的PN序列相匹配的信道信号的信噪比，抑制其它信道的干扰。

信号搜寻接收支路扫描并测定不同的路径信号强度及对应引导PN序列偏置值，提供3条最强的传输路径信号及其引导PN序列偏置值，给三个相关器接收支路作数据接收处理。

合并器调整各相关器输出时延，按各路径信噪比加权后求和。

RAKE接收技术是一种针对宽带系统的较为完善的多径接收方法。

它不是把多径信号看作干扰信号，而是利用多径信号，分辨出几路最强的信号，合并接收，从而进一步改善了系统性能。

故RAKE 接收机亦称为多径接收机。

RAKE接收利用多径传输的时延差，分别接收和组合信号，也是CDMA扩频系统的时间分集接收技术。

3G移动通信实验报告实验名称：Rake接收机仿真学生姓名：学生学号：学生班级:所学专业：实验日期:1.实验目的1. 了解Rake接收机的原理。

2. 分析比较三种不同合并算法的性能。

2.实验原理移动通信系统工作在VHF和UHF两个频段（30——3000MHz）,电波以直射方式（即“视距”方式）在靠近地球表面的大气中传播。

由于低层大气并非均匀介质，会产生折射和吸收现象；而且传输路径上遇到的各种障碍物（如山，高楼，树等）还可能发生反射、绕射和散射等，到达接收方的信号可能来自不同的传播路径。

即移动通信的信道是典型的多径衰落信道，如下图所示：图9-1 多径传播示意图多径传播将引起接受信号中脉冲宽度扩展，称为时延扩展。

时延扩展的时间可以用第一个码元信号至最后一个多径信号之间的时间来测量。

时延扩展会引起码间串扰，严重影响数字信号的传输质量。

分集技术是克服多径衰落的一个有效方法。

包括频率分集，时间分集、空间分集和极化分集。

其基本原理是接收端对多个携带有相同信息但衰落特性相互独立的多径信号合并处理之后进行判决，从而将“干扰”变为有用信息，提高系统的抗干扰能力。

本仿真采用在CDMA系统中广泛使用的Rake接收技术，且为时间分集。

因为当传播时延超过一个码片周期时，多径信号实际上可看成是互不相关的。

Rake接收机采用一组相关接收机，分布于每条路径上，各个接收机与同一期望信号的多径分量之一相关，根据各个相关输出的相对强度加权后合成一个输出。

根据加权系数的选择原则，有三种合并算法：选择式合并，等增益合并和最大比合并。

Rake接收机的相关器的原理如图：图9-2 Rake接收机的相关器的原理假设采用M个相关器去接收M个多径信号分支，其中12,,,Mααα是每一条分支的乘性系数，它们的取值是根据所采用组合方式（例如最大比合并、等增益合并等）而可调的。

不妨令相关器1与最强的多径支路1m同步，并且多径支路2m比多径支路1m延迟时间1τ到达接收端。

RAKE接收其基本原理是将无线通信系统中，幅度明显大于噪声背景的多径分量取出，对其进行延时和相位校正，使之在某一时刻对齐，并按一定的规则进行合并，变矢量合并为代数求和，有效地利用多径分量，提高多径分集的效果。

英文全称：Rake Receive• 1 背景• 2 原理• 3 组成• 4 应用于CDMA系统• 5 应用于UWB• 6 相关条目•7 参考资料RAKE接收-背景RAKE接收效果仿真RAKE接收机（RAKE receiver）一种能分离多径信号并有效合并多径信号能量的最终接收机。

多径信号分离的基础是采用直接序列扩展频谱信号。

当直扩序列码片宽度为TC时，系统所能分离的最小路径时延差为TC。

RAKE接收机利用直扩序列的相关特性，采用多个相关器来分离直扩多径信号，然后按一定规则将分离后的多径信号合并起来以获得最大的有用信号能量。

这样将有害的多径信号变为有利的有用信号。

应用 RAKE接收机主要应用在直扩系统中，特别是在民用CDMA（码分多址）移动通信系统中。

下图示出一个RAKE接收机，它是专为CDMA系统设计的多径最佳接收机。

在移动通信的环境中，不但需要移动台收发器，也需要基地台收发器，因此无论移动台在通信区域内的哪一个位置，系统都能提供一条高品质的通信链路。

对于窄带系统来说，由于在传送一个符号的时间内，总会有一小部份功率较强的多径信号出现在接收机端，因此系统会通过软件来实现信道等化功能，以便更正符码之间的干扰现象（ISI：Inter-Symbol Interference）。

由于CDMA系统具有宽带的特性（也就是很高的码片速率），因此这些路径可能会超过一个CDMA位（码片）的宽度；在这种情形下，传统的等化功能将不再适用，需要一种新的技术，它必须能接收所有路径的信号，然后组成一个完整的信号。

RAKE接收机就拥有这样的功能，它可以收到所有可能路径的信号，然后再将这些路径上的信号组合成一个非常清晰的信号，强度远超过单个路径上的信号；基本上，RAKE接收机会计算参考模式与接收信号之间的相关性，然后找出个别信号的传送路径。

RAKE 接收机可以有效降低误码率，克服多径效应，是一种有效的多径分集方式，通过仿真 可知，采用三种合并方式都能提高其性能，其中，最大比值合并方式最有效。

移动通信系统中，移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域，信号的传播过程中， 受地面或水面反射和大气折射的影响， 会产生多个经过不同路径到达接收机的信号，通过矢量叠加后合成时变信号，这种现象称作多径效应。

对于移动通信来说，恶劣的信道特性是不可回避的问题，陆地无线移动信道中信号强度的骤然降低 （衰落）是经常发生的，衰落深度可达30 d B 。

要在这样的传播条件下保持可以接受的传输质量，就必须采用各种技术措施来抵消衰落的不利影响。

对模拟移动通信系统来说， 多径效应引起接收信号的幅度发生变化； 对于数字移动通信系统来说，多径效应引起脉冲信号的时延扩展，时延扩展将引起码间串扰（ ISI ）,严重影响数字信号的传输质量在移动通信中多径衰落以瑞利（ Rayleigh ）衰落为主，他是移动台在移动中受到不同路径来 的同一信号源的折射或反射等信号所产生，他的变化是随机的，因此只能用统计或概率 的观点来定量描述。

RAKE 接收机基本原理一般的分集技术把多径信号作为干扰来处理，而RAKE 接收机变害为利，利用多径现象来增强信号，CDMA 移动通信系统中，信道带宽远远大于信道的相关带宽，不同于传统的调制技 术需要用均衡法来消除相邻符号间的码间干扰，CDMA 扩频码在选择时就要求它有很好的自相关特性，这样，在无线信道传输中出现的时延扩展， 可以被看作只是被传信号的再次传 送，如果这些多径信号相互间的延时超过了一个码片周期，那么它们就可看作是互不相关的。

RAKE 接收机包含多个相关器，每个相关器接收多路信号中的一路，各相关接收机与被接收 信号的一个延迟形式相关，通过多个相关检测器，检测多径信号中最强的 N 个支路信号，然后对每个相关器的输出进行加权求和，以提供优于单路相关器的信号检测，然后在此基础上进行解调和判决。

RAKE接收机介绍浅谈分集接收技术与RAKE接收机浅谈分集接收技术与RAKE接收机中国泰尔实验室陈永欣摘要介绍了在移动通信系统中对抗多径衰落的一种重要技术——分集接收技术，并分析了各种分集、合并技术的优缺点，提出了RAKE接收机的概念和结构。

关键词分集技术合并技术 RAKE一、引言在陆地通信系统中存在着多径干扰和衰落，在城市环境中衰落尤为严重。

当不同的多径分量其衰落相互独立时，可以采用分集接收技术以对抗衰落。

其基本原理是:在多径环境中，如果某一径的强度低于检测门限值的概率为p，则在L径情况下，所有L个径的强度都低于检测门限的概率为pL远低于p。

分集接收技术的代价是增加了接收的复杂度。

在CDMA系统中，由于信号宽带传输，可以认为多径分量的衰落是相互独立的，即可以采用分集接收的技术。

在第三代移动通信中分集接收技术有了更加广泛的应用。

二、分集技术分集技术是研究如何充分利用传输中的多径信号能量，以改善传输可靠性的技术。

它也是研究利用信号的基本参量在时域、频域和空域中，如何分散开又如何收集起来的技术。

为了在接收端得到几乎相互独立的不同路径，可以通过空域、时域、频域的不同角度、不同的方法与措施来加以实现。

其中最基本的有如下几种:1. 空间分集:1) 利用不同接收地点(空间)收到的信号衰落的独立性，实现抗衰落的功能。

2) 空间分集的基本结构为:发端一副天线发送，收端N部天线接收。

3) 接收天线之间的距离d足够大，大于相干距离ΔR。

4) 分集天线数N越大，分集效果越好，但是不分集与分集差异很大，属于质变。

分集增益正比于分集的数量N，其改善是有限的，属于量变，且改善程度随分集数量的增加而减少。

工程上折衷，一般取N=2,4。

5) 空间分集还有两类变化形式:a) 极化分集:它利用在同一地点两个极化方向相互正交的天线发出的信号可以呈现不相关的衰落特性进行分集接收，即在收发端天线上安装水平、垂直极化天线，就可以把得到的两路衰落特性不相关的信号进行极化分集。