任务7CDMA接收和检测技术.ppt

1、,课程目录,模块一 3G基础模块 模块二 CDMA技术基础模块 模块三 WCDMA移动通信技术模块 模块四 TD-SCDMA移动通信技术模块 模块五 CDMA2000移动通信技术模块 模块六 WiMAX技术模块,任务1 扩频通信概念,任务2 扩频通信的特点和主要技术指标,任务3 CDMA码序列,任务4 CDMA编码技术,任务5 CDMA切换技术,模块二 CDMA技术基础模块,任务6 CDMA功率控制技术,任务7 CDMA接收和检测技术,4,问题引入,RAKE接收技术是CDMA系统中的重要创新，也是解决多径衰落最有效的措施，那么RAKE接收技术是如何接收信号的？ 对应的检测技术又是怎样消除干扰的

2、？,5,1、 RAKE接收机 2、 多用户检测 3、实践活动,1 RAKE接收机,RAKE接收机也称为多径接收机，即是指移动台中有多个RAKE接收机，由于无线信号传播中存在多径效应，因此基站发出的信号会经过不同的路径到达移动台处，经不同路径到达移动台处的信号的时间是不同的，如果两个信号到达移动台处的时间差超过一个信号码元的宽度（CDMA2000中，每个chip的空间距离约为244米；WCDMA中，每个chip的空间距离约为78米），RAKE接收机就可将其分别成功解调，移动台将各个RAKE接收机收到的信号进行矢量相加（即对不同时间到达移动台的信号进行不同的时间延迟到达同相），,1 RAKE接收机

3、,每个接收机可单独接收一路多径信号，这样移动台就可以处理几个多径分量，达到抗多径衰落的目的，提高移动台的接收性能。基站对每个移动台信号的接收也是采用同样的道理，即也采用多个RAKE接收机。另外，在移动台进行软切换的时候，也正是由于使用不同的RAKE接收机接收不同基站的信号才得以实现。RAKE接收技术在多径衰落条件下有效提高接收性能示意图如图2-32所示。,1 RAKE接收机,图2-32 RAKE接收技术在多径衰落条件下有效提高接收性能示意图,1 RAKE接收机,在CDMA扩频系统中，信道带宽远远大于信道的平坦衰落带宽。不同于传统的调制技术需要用均衡算法来消除相邻符号间的码间干扰，CDMA扩频码

4、在选择时就要求它有很好的自相关特性。这样，在无线信道中出现的时延扩展，就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的长度，那么它们将被CDMA接收机看作是非相关的噪声，而不再需要均衡了。,1 RAKE接收机,由于在多径信号中含有可以利用的信息，所以CDMA接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比。其实RAKE接收机所作的就是：通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号，并把它们合并在一起。 图2-33所示为一个RAKE接收机，它是专为CDMA系统设计的经典的分集接收器。其理论基础就是：当传播时延超过一个码片周期时，多径信号实际上可被看作是互不相关的。,

5、1 RAKE接收机,图2-33 RAKE接收机框图,1 RAKE接收机,带DLL的相关器是一个迟早门的锁相环，它由两个相关器（早和晚）组成和解调相关器分别相差1/2 （或1/4） 个码片，迟早门的相关结果相减可以用于调整码相位，延迟环路的性能取决于环路带宽延迟估计的作用是通过匹配滤波器获取不同时间延迟位置上的信号能量分布（如图2-34所示）。,1 RAKE接收机,识别具有较大能量的多径位置，并将它们的时间量分配到RAKE接收机的不同接收径上。匹配滤波器的测量精度可以达到1/4 1/2码片，而RAKE接收机的不同接收径的间隔是一个码片，实际实现中如果延迟估计的更新速度很快（比如几十ms一次），就

6、可以无须迟早门的锁相环。,1 RAKE接收机,图2-34 基于连续导频信号的信道估计方法,1 RAKE接收机,由于信道中快速衰落和噪声的影响，实际接收的各径的相位与原来发射信号的相位有很大的变化，因此在合并以前要按照信道估计的结果进行相位的旋转，实际的CDMA系统中的信道估计是根据发射信号中携带的导频符号完成的。根据发射信号中是否携带有连续导频，可以分别采用基于连续导频的相位预测和基于判决反馈技术的相位预测方法。如图2-35所示。,1 RAKE接收机,图2-35 使用判决反馈技术的间断导频条件的信道估计方法,1 RAKE接收机,LPF是一个低通滤波器，滤除信道估计结果中的噪声，其带宽一般要高于

7、信道的衰落率。使用间断导频时，在导频的间隙要采用内插技术来进行信道估计，采用判决反馈技术时，先应判决出信道中的数据符号，在已判决结果作为先验信息（类似导频）进行完整的信道估计，通过低通滤波得到比较好的信道估计结果。这种方法的缺点是由于非线性和非因果预测技术，使噪声比较大的时候信道估计的准确度大大降低，而且还引入了较大的解码延迟。图2-36为匹配滤波器的基本结构。,1 RAKE接收机,图2-36 匹配滤波器的基本结构,1 RAKE接收机,延迟估计的主要部件是匹配滤波器，匹配滤波器的功能是用输入的数据和不同相位的本地码字进行相关，取得不同码字相位的相关能量。当串行输入的采样数据和本地的扩频码和扰码

8、的相位一致时，其相关能力最大，在滤波器输出端，有一个最大值。根据相关能量，延迟估计器就可以得到多径的到达时间量。 从实现的角度而言，RAKE接收机的处理包括码片级和符号级，码片级的处理有相关器、本地码产生器和匹配滤波器。符号级的处理包括信道估计，相位旋转和合并相加。,1 RAKE接收机,码片级的处理一般用ASIC器件实现，而符号级的处理用DSP实现。移动台和基站间的RAKE接收机的实现方法和功能尽管有所不同，但其原理是完全一样的。 对于多个接收天线分集接收而言，多个接收天线接收的多径可以用上面的方法同样处理，RAKE接收机既可以接收来自同一天线的多径，也可以接收来自不同天线的多径，从RAKE接

9、收的角度来看，两种分集并没有本质的不同。但是，在实现上由于多个天线的数据要进行分路的控制处理，增加了基带处理的复杂度。,21,1、 RAKE接收机 2、 多用户检测 3、实践活动,2 多用户检测,将单个用户的信号分离看作是各自独立的过程的信号分离技术称为单用户检测（SUD）。IS-95系统的实际容量远小于设计码道数，就是因为采用了SUD。 实际上，由于MAI包含了许多先验信息，如确知的用户信道码、各用户的信道估计等等，因此MAI不应当被当作噪声处理，它可以被利用起来以提高信号分离的准确性。这样充分利用MAI中的先验信息而将所有用户信号的分离看作一个统一的过程的信号分离方法称为多用户检测。,2

10、多用户检测,基于RAKE接收机原理的CDMA接收机将其它用户的信号视为干扰信号，但是优化后接收机可以将检测所有信号或从指定的信号中减去其它信号的干扰。当新的用户或干扰源进入网络时，其它用户的服务质量会下降，网络抗干扰能力越强，可服务的用户就越多。干扰一个基站或移动台的多路接入干扰是小区内和小区间干扰的总和。,2 多用户检测,多用户检测（MUD）也称为联合检测和干扰消除，它提供了降低多路接入干扰的影响，因而增加系统容量。同时MUD显著降低了CDMA系统的远近效应。MUD可以缓解系统对功率控制的需求。多用户检测示意图如图2-37所示。,2 多用户检测,图2-37 多用户检测示意图,26,1、 RAKE接收机 2、 多用户检测 3、实践活动,3 实践活动：RAKE接收和干扰消除技术的应用,（1）实践目的 熟悉CDMA中的RAKE接收和干扰消除技术在实际系统中的应用。 （2）实践要求 各学员结合实际情况熟悉RAKE接收和干扰消除技术在实际系统中的应用。,3 实践活动：RAKE接收和干扰消除技术的应用,（3）实践内容 熟悉RAKE接收抗多径衰落的原理 多径衰落信号如图2-38所示，RAKE接收信号处理如图2-39所示。,3 实践活动：RAKE接收和干扰消除技术的应用,图2-38 多径衰落信号,3 实践活动：RAKE接收和干扰消除技术的应用,图2-39 RAKE接收信号处理,3 实践活动：