RAKE接收效果仿真RAKE接收機(jī)（RAKE receiver）一種能分離多徑信號(hào)并有效合并多徑信號(hào)能量的最終接收機(jī)。
多徑信號(hào)分離的基礎(chǔ)是采用直接序列擴(kuò)展頻譜信號(hào)。當(dāng)直擴(kuò)序列碼片寬度為TC時(shí)，系統(tǒng)所能分離的最小路徑時(shí)延差為TC。RAKE接收機(jī)利用直擴(kuò)序列的相關(guān)特性，采用多個(gè)相關(guān)器來分離直擴(kuò)多徑信號(hào)，然后按一定規(guī)則將分離后的多徑信號(hào)合并起來以獲得最大的有用信號(hào)能量。這樣將有害的多徑信號(hào)變?yōu)橛欣挠杏眯盘?hào)。
應(yīng)用 RAKE接收機(jī)主要應(yīng)用在直擴(kuò)系統(tǒng)中，特別是在民用CDMA（碼分多址）移動(dòng)通信系統(tǒng)中。下圖示出一個(gè)RAKE接收機(jī)，它是專為CDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多徑最佳接收機(jī)。
RAKE接收示意圖在移動(dòng)通信的環(huán)境中，不但需要移動(dòng)臺(tái)收發(fā)器，也需要基地臺(tái)收發(fā)器，因此無論移動(dòng)臺(tái)在通信區(qū)域內(nèi)的哪一個(gè)位置，系統(tǒng)都能提供一條高品質(zhì)的通信鏈路。對(duì)于窄帶系統(tǒng)來說，由于在傳送一個(gè)符號(hào)的時(shí)間內(nèi)，總會(huì)有一小部份功率較強(qiáng)的多徑信號(hào)出現(xiàn)在接收機(jī)端，因此系統(tǒng)會(huì)通過軟件來實(shí)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(huì)超過一個(gè)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(hào)，然后組成一個(gè)完整的信號(hào)。RAKE接收機(jī)就擁有這樣的功能，它可以收到所有可能路徑的信號(hào)，然后再將這些路徑上的信號(hào)組合成一個(gè)非常清晰的信號(hào)，強(qiáng)度遠(yuǎn)超過單個(gè)路徑上的信號(hào)；基本上，RAKE接收機(jī)會(huì)計(jì)算參考模式與接收信號(hào)之間的相關(guān)性，然后找出個(gè)別信號(hào)的傳送路徑。
多徑信號(hào)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(jī)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(duì)它進(jìn)行延時(shí)和相位校正，使之在某一時(shí)刻對(duì)齊，并按一定的規(guī)則進(jìn)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(jī)移動(dòng)性，接收到的多徑分量的數(shù)量、幅度大小、時(shí)延、相位均為隨機(jī)量。
若無RAKE接收機(jī)，多徑信號(hào)的合成如多徑信號(hào)的矢量合成圖（a）所示，若采用RAKE接收機(jī)，多徑信號(hào)的合成如多徑信號(hào)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(zhǔn)，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(dāng)兩信號(hào)的多徑時(shí)延相差大于一個(gè)擴(kuò)頻碼片寬度時(shí)，可以認(rèn)為這兩個(gè)信號(hào)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(hào)的傳輸帶寬大于信號(hào)的相干帶寬時(shí)，認(rèn)為這兩個(gè)信號(hào)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)模行诺拦蚕眍l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(jī)分集的度量取決于多徑時(shí)延寬度和多徑分離的能力。
RAKE接收機(jī)框圖在最大時(shí)延擴(kuò)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(hào)，其帶寬W遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jī)采用L個(gè)相關(guān)器，相鄰相關(guān)器所處理的時(shí)延之差為1/W，每個(gè)相關(guān)器只從總的接收信號(hào)中提取相應(yīng)延時(shí)的那部分多徑信號(hào)。
RAKE接收機(jī)的框圖如圖所示：
應(yīng)用 RAKE接收機(jī)主要應(yīng)用在直擴(kuò)系統(tǒng)中，特別是在民用CDMA（碼分多址）移動(dòng)通信系統(tǒng)中。下圖示出一個(gè)RAKE接收機(jī)，它是專為CDMA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多徑最佳接收機(jī)。
M支路RAKE接收機(jī)M支路RAKE接收機(jī)如圖所示：
圖中多個(gè)相關(guān)器分別檢測多徑信號(hào)中最強(qiáng)的M個(gè)支路信號(hào)，然后對(duì)每個(gè)相關(guān)器的輸出進(jìn)行加權(quán)及合并，最后進(jìn)行檢測和判決。
M個(gè)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(jī)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(shí)，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(gè)唯一的碼序列（擴(kuò)頻碼），并用它來對(duì)承載信息的信號(hào)進(jìn)行編碼。知道該碼序列用戶的接收機(jī)對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行解碼，并恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)。這是因?yàn)樵撚脩舸a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(yuǎn)大于所承載信息的信號(hào)的帶寬，編碼過程擴(kuò)展了信號(hào)的頻譜，從而也稱為擴(kuò)頻調(diào)制。其所產(chǎn)生的信號(hào)也稱為擴(kuò)頻信號(hào)。CDMA通常也用擴(kuò)頻多址（SSMA）來表征。對(duì)所傳信號(hào)頻譜的擴(kuò)展給予CDMA以多址能力。因此，對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)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(dòng)通信系統(tǒng)中的基本單元之一是RAKE接收機(jī)。
RAKE接收機(jī)
發(fā)射機(jī)發(fā)出的擴(kuò)頻信號(hào)，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(dá)接收機(jī)時(shí)每個(gè)波束具有不同的延遲，形成多徑信號(hào)。如果不同路徑信號(hào)的延遲超過一個(gè)偽碼的碼片的時(shí)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(duì)齊以及合并在一起，則可達(dá)到變害為利，把原來是干擾的信號(hào)變成有用信號(hào)組合在一起。這就是RAKE接收機(jī)的基本原理。
RAKE接收技術(shù)
移動(dòng)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(hào)進(jìn)行解調(diào)，然后疊加輸出達(dá)到增強(qiáng)接收效果的目的，這里多徑信號(hào)不僅不是一個(gè)不利因素，而且在CDMA系統(tǒng)變成一個(gè)可供利用的有利因素。
在移動(dòng)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(huì)出現(xiàn)不同路徑和時(shí)延，使接收信號(hào)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(gè)人通信系統(tǒng)采用時(shí)間分集和空間分集兩種RAKE接收方法。基站使用有一定間隔的兩組天線，分別接收來自不同方向的信號(hào)，獨(dú)立處理，最后合并解調(diào)。移動(dòng)臺(tái)采用時(shí)間分集RAKE接收，讓接收信號(hào)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(kuò)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(duì)應(yīng)不同路徑的信號(hào)，選其最大輸出的前幾個(gè)作合并，實(shí)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(hào)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(shí)現(xiàn)，高數(shù)據(jù)速率和多徑分辨能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，是一種非常有價(jià)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(shí)延相對(duì)較長，在多用戶環(huán)境下將會(huì)引起嚴(yán)重的多用戶干擾。RAKE接收可以有效地收集多徑信號(hào)提高系統(tǒng)性能，在UWB室內(nèi)通信中有非常大的利用價(jià)值。RAKE接收機(jī)的設(shè)計(jì)需要借助準(zhǔn)確的信道模型在支路數(shù)與系統(tǒng)性能之間進(jìn)行折衷。
由于UWB信號(hào)需要用時(shí)域的方法進(jìn)行分析，多用于戶內(nèi)密集多徑（多徑可達(dá)到30條）的條件下，而且每條路徑的信號(hào)能量都很小，難以對(duì)每條信道做出估計(jì)，所以使UWB信號(hào)的Rake接收成為可能。Rake接收機(jī)使原來能量很小的多徑信號(hào)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(gè)用戶，如果想得到第一個(gè)用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)，那么其Rake接收機(jī)的實(shí)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
