RAKE接收效果仿真RAKE接收機（RAKE receiver）一種能分離多徑信號并有效合并多徑信號能量的最終接收機。
多徑信號分離的基礎(chǔ)是采用直接序列擴展頻譜信號。當直擴序列碼片寬度為TC時，系統(tǒng)所能分離的最小路徑時延差為TC。RAKE接收機利用直擴序列的相關(guān)特性，采用多個相關(guān)器來分離直擴多徑信號，然后按一定規(guī)則將分離后的多徑信號合并起來以獲得最大的有用信號能量。這樣將有害的多徑信號變?yōu)橛欣挠杏眯盘枴?/P>
應(yīng)用 RAKE接收機主要應(yīng)用在直擴系統(tǒng)中，特別是在民用CDMA（碼分多址）移動通信系統(tǒng)中。下圖示出一個RAKE接收機，它是專為CDMA系統(tǒng)設(shè)計的多徑最佳接收機。
RAKE接收示意圖在移動通信的環(huán)境中，不但需要移動臺收發(fā)器，也需要基地臺收發(fā)器，因此無論移動臺在通信區(qū)域內(nèi)的哪一個位置，系統(tǒng)都能提供一條高品質(zhì)的通信鏈路。對于窄帶系統(tǒng)來說，由于在傳送一個符號的時間內(nèi)，總會有一小部份功率較強的多徑信號出現(xiàn)在接收機端，因此系統(tǒng)會通過軟件來實現(xiàn)信道等化功能，以便更正符碼之間的干擾現(xiàn)象（ISI：Inter-Symbol Interference）。
由于CDMA系統(tǒng)具有寬帶的特性（也就是很高的碼片速率），因此這些路徑可能會超過一個CDMA位（碼片）的寬度；在這種情形下，傳統(tǒng)的等化功能將不再適用，需要一種新的技術(shù)，它必須能接收所有路徑的信號，然后組成一個完整的信號。RAKE接收機就擁有這樣的功能，它可以收到所有可能路徑的信號，然后再將這些路徑上的信號組合成一個非常清晰的信號，強度遠超過單個路徑上的信號；基本上，RAKE接收機會計算參考模式與接收信號之間的相關(guān)性，然后找出個別信號的傳送路徑。
多徑信號的矢量合成圖RAKE的概念是由R.Price和P.E.Green在1958年的《多徑信道中的一種通信技術(shù)》一文中提出來的。
RAKE接收機的基本原理就是將那些幅度明顯大于噪聲背景的多徑分量取出，對它進行延時和相位校正，使之在某一時刻對齊，并按一定的規(guī)則進行合并，變矢量合并為代數(shù)求和，有效地利用多徑分量，提高多徑分集的效果。
由于用戶的隨機移動性，接收到的多徑分量的數(shù)量、幅度大小、時延、相位均為隨機量。
若無RAKE接收機，多徑信號的合成如多徑信號的矢量合成圖（a）所示，若采用RAKE接收機，多徑信號的合成如多徑信號的矢量合成圖（b）所示。
可見，通過RAKE接收，將各路徑分離開，相位校準，加以利用，變矢量相加為代數(shù)相加，有效地利用了多徑分量。
根據(jù)CDMA系統(tǒng)中可分離的徑的概念，當兩信號的多徑時延相差大于一個擴頻碼片寬度時，可以認為這兩個信號是不相關(guān)的，或者說是路徑可分離的。反應(yīng)在頻域上，即信號的傳輸帶寬大于信號的相干帶寬時，認為這兩個信號是不相關(guān)的，或者說是路徑可分離的。由于CDMA系統(tǒng)是寬帶傳輸?shù)�，所有信道共享頻率資源，所以CDMA系統(tǒng)可以使用RAKE接收技術(shù)，而其他兩種多址技術(shù)TDMA、FDMA則無法使用。
RAKE接收機分集的度量取決于多徑時延寬度和多徑分離的能力。
RAKE接收機框圖在最大時延擴展為m的多徑衰落信道中，RAKE的概念就是采用一種特定的寬帶傳輸信號，其帶寬W遠遠大于信道的相干帶寬 m，根據(jù)可分離的多徑的概念，這種情況下可分離的多徑數(shù)為 。于是RAKE接收機采用L個相關(guān)器，相鄰相關(guān)器所處理的時延之差為1/W，每個相關(guān)器只從總的接收信號中提取相應(yīng)延時的那部分多徑信號。
RAKE接收機的框圖如圖所示：
應(yīng)用 RAKE接收機主要應(yīng)用在直擴系統(tǒng)中，特別是在民用CDMA（碼分多址）移動通信系統(tǒng)中。下圖示出一個RAKE接收機，它是專為CDMA系統(tǒng)設(shè)計的多徑最佳接收機。
M支路RAKE接收機M支路RAKE接收機如圖所示：
圖中多個相關(guān)器分別檢測多徑信號中最強的M個支路信號，然后對每個相關(guān)器的輸出進行加權(quán)及合并，最后進行檢測和判決。
M個相關(guān)器的輸出分別為Z1，Z2，…，ZM，其權(quán)重分別為a1，a2，…，aM。權(quán)重的大小是由各支路的輸出功率或SNR（信噪比）決定的。
RAKE接收機的輸出如果該支路的輸出功率或SNR小，那么相應(yīng)的權(quán)重就小。
采用最大比率合并時，合并后的輸出Z如右圖所示：
應(yīng)用于CDMA的RAKE接收在CDMA給每一用戶分配一個唯一的碼序列（擴頻碼），并用它來對承載信息的信號進行編碼。知道該碼序列用戶的接收機對收到的信號進行解碼，并恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。這是因為該用戶碼序列與其他用戶碼序列的互相關(guān)是很小的。由于碼序列的帶寬遠大于所承載信息的信號的帶寬，編碼過程擴展了信號的頻譜，從而也稱為擴頻調(diào)制。其所產(chǎn)生的信號也稱為擴頻信號。CDMA通常也用擴頻多址（SSMA）來表征。對所傳信號頻譜的擴展給予CDMA以多址能力。因此，對擴頻信號的產(chǎn)生及其性能的了解就十分重要。
DS-CDMA應(yīng)用在第三代移動通信系統(tǒng)中的基本單元之一是RAKE接收機。
RAKE接收機
發(fā)射機發(fā)出的擴頻信號，在傳輸過程中受到不同建筑物、山崗等各種障礙物的反射和折射，到達接收機時每個波束具有不同的延遲，形成多徑信號。如果不同路徑信號的延遲超過一個偽碼的碼片的時延，則在接收端可將不同的波束區(qū)別開來。將這些不同波束分別經(jīng)過不同的延遲線，對齊以及合并在一起，則可達到變害為利，把原來是干擾的信號變成有用信號組合在一起。這就是RAKE接收機的基本原理。
RAKE接收技術(shù)
移動通信信道是一種多徑衰落信道，RAKE接收技術(shù)就是分別接收每一路的信號進行解調(diào)，然后疊加輸出達到增強接收效果的目的，這里多徑信號不僅不是一個不利因素，而且在CDMA系統(tǒng)變成一個可供利用的有利因素。
在移動通信中，由于城市建筑物和地形地貌的影響，電波傳播必然會出現(xiàn)不同路徑和時延，使接收信號出現(xiàn)起伏和衰落，采用分集合并接收技術(shù)是十分有效的抗多徑衰落的方法。CDMA 個人通信系統(tǒng)采用時間分集和空間分集兩種RAKE接收方法�；臼褂糜幸欢ㄩg隔的兩組天線，分別接收來自不同方向的信號，獨立處理，最后合并解調(diào)。移動臺采用時間分集RAKE接收，讓接收信號通過相關(guān)延遲為D的逐次延遲相關(guān)器，延遲間隔D為擴頻碼碼元寬或大于碼元寬，不同的延遲相關(guān)輸出結(jié)果對應(yīng)不同路徑的信號，選其最大輸出的前幾個作合并，實現(xiàn)RAKE接收。
UWB與RAKE接收超寬帶（UWB）無線通信是一種新的通信方式，系統(tǒng)帶寬很寬，信號功率譜密度不超過-41.3dBm，可與現(xiàn)有系統(tǒng)共存，提高頻譜的利用率。系統(tǒng)具有保密性好，易于實現(xiàn)，高數(shù)據(jù)速率和多徑分辨能力強的優(yōu)點，是一種非常有價值的室內(nèi)通信技術(shù)。UWB室內(nèi)信道多徑數(shù)目大且多徑時延相對較長，在多用戶環(huán)境下將會引起嚴重的多用戶干擾。RAKE接收可以有效地收集多徑信號提高系統(tǒng)性能，在UWB室內(nèi)通信中有非常大的利用價值。RAKE接收機的設(shè)計需要借助準確的信道模型在支路數(shù)與系統(tǒng)性能之間進行折衷。
由于UWB信號需要用時域的方法進行分析，多用于戶內(nèi)密集多徑（多徑可達到30條）的條件下，而且每條路徑的信號能量都很小，難以對每條信道做出估計，所以使UWB信號的Rake接收成為可能。Rake接收機使原來能量很小的多徑信號經(jīng)過能量合并后提高的信噪比提高系統(tǒng)性能。
假設(shè)某UWB通信系統(tǒng)有個用戶，如果想得到第一個用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)，那么其Rake接收機的實現(xiàn)框圖如圖所示。
無線通信系統(tǒng)、分集、信道、CDMA、多徑
1.http://www.chnrailway.com/News/60/20070409/20070409173917197.shtml
2.http://www.chinattl.com/display_aticle.asp?id=1160
3.http://www.edacn.net/html/68/58868-5398.html
4.http://www.edacn.net/html/68/58868-5398.html
