RAKE接收机的历史及应用

RAKE接收技术是第三代CDMA移动通信系统中的一项重要技术。在CDMA移动通信系统中，由于信号带宽较宽，存在着复杂的多径无线电信号，通信受到多径衰落的影响。RAKE接收技术实际上是一种多径分集接收技术，可以在时间上分辨出细微的多径信号，对这些分辨出来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。由于该接收机中横向滤波器具有类似于锯齿状的抽头，就像耙子一样，故称该接收机为RAKE接收机。

1956年，Prcie和Green提出了具有抗多径衰落的RAKE 接收机概念：1937年，Forney提出的基于已知信道特性的最大似然序列检测器(MLSD)，这是一种最优的单用户接收机。Rake的概念是1958年由R.Price和P.E.Green在《多径信道中的一种通信技术》中提出来的。由于这种接收机收集许多路径上的信号，其作用与农用多齿草耙(英文为“Rake”)的作用相似，故称为Rake接收机，该接收方法涉及几个相关器的使用，每个都可以形象地看作是花圃的耙爪(Finger)或叉(Tine)。这种接收机不是减弱或削除多径信号，而是充分利用多径信号的能量。美国QUALCOMM公司在80 年代坚持研究DS-CDMA技术，1989年，QUALCOMM公司进行了首次CDMA实验。验证了DS扩频信号波形非常适合多径信道的传输，以及RAKE接收机、功率控制和软切换等CDMA的关键技术 。在 1996年推动了窄带CDMA IS-95商用运行，让RAKE接收机产业化，同时也推动了RAKE接收技术的长足发展。RAKE接收机将同三项关键革新技术相结合：智能天线技术、多用户检测、MIMO系统。研究的热点包括：RAKE接收机如何降低复杂度;多用户检测的最优算法;MIMO系统与OFDM的结合等。

由推导可以得到RAKE接收机的一种实现模型，如图所示。图中把接收数据送入RA此接收机的各指峰finger，在每个fillger中首先对接收数据做下抽样和时延调整，保证各finger 均获得有效的计算数据，并且使每个chip周期内有一个抽样值;接着是与本地扩频地址码进行相关运算，随后在整个扩频地址码长度内求平均，并以符号长度为周期抽样，然后将各finger的计算值乘以信道加权系数口，后合并相加，最后得到RAKE 接收输出值x(t)。

WCDMA中的RAKE接收机的一种实现方案如图所示。在图中，RAKE接收机的每个finger由内插/下抽样、解扰、数据信道解扩、抽样、相位补偿、导频信道解扩、抽样时钟偏移跟踪、定时跟踪、相位误差跟踪等单元组成;而扰码捕获、多径捕获、RAKE finger控制等单元是整个解扩解调接收机的控制部分。RAKE接收机的每个finger负责每个多径的接收与跟踪，其中还包括信道参数的估计和补偿，RAKE接收机的控制部分负责多径捕获和多径信号取舍，合并单元将从各个finger中获得的解扩解调信号按一定的算法进行合并，以便有效地检测用户信息比特。