CDMA系統中2-D RAKE接收機的性能研究

0 引 言
CDMA技術是無線通信中的關鍵技術，目前在IS-95系統、WCDMA、CDMA2000第三代移動通信中均有應用，然而提高CDMA系統容量仍然是研究的熱點問題。CDMA系統容量受限主要是由于分配給不同用戶的PN序列互相關不為零所引起的多址干擾(MAI)及用戶自身引起的白干擾(即多徑干擾，MPI)。因此，減少多用戶引起的MAI和多徑傳播引起的MPI，可以提高CDMA系統的容量。
CDMA系統中，為了減少多徑衰落的不利影響，一般在接收端采用具有多徑分集功能的RAKE接收機。隨著智能天線技術的出現，將天線陣的空域處理與傳統RAKE接收機的時域處理相結合，即構成空時RAKE(2-D RAKE)接收機。文獻[2]最初提出2-DRAKE的概念，這種接收機將空域和時域結合起來進行信號處理，相對于傳統RAKE接收機而言，性能有較大改善，它可將天線陣接收到的期望用戶多徑信號合并到一起，同時獲得時間分集和空間分集的好處。但傳統的空時RAKE接收機不能有效地抑制多用戶CDMA系統中的多址干擾和遠近效應問題。
多級干擾抵消通過對干擾信號重構并從接收信號中刪除來改善系統性能和容量，而自適應天線通過將主波束指向期望用戶，并將零陷指向非期望用戶減少干擾，與期望用戶到達角不同的信號則被削弱。文獻[3]中，將干擾抵消技術與自適應天線結合起來，使系統性能大有改善。空時RAKE接收機與干擾抵消結合起來稱為聯合空時干擾抵消接收機，但是此種接收機的主要問題是計算復雜性比較高，解決此問題的一個方法就是進行預波束賦形，利用FFT波束形成器形成正交波束，使得從不同角度獲取信號功率更容易，因此，2-D RAKE接收機所需要的指峰數將減少且系統性能無損耗。本文系統地比較了傳統2-D RAKE接收機，聯合空時干擾抵消接收機，基于FFT匹配濾波的2-DRAKE接收機性能，主要從接收機結構、工作原理出發進行分析。
首先介紹接收機的信道模型及結構，然后分析了各種接收機的性能，最后得出結論并討論其中存在的一些問題。

1 系統模型
多用戶直接序列擴頻系統采用BPSK調制方式，則每一用戶的等效傳輸基帶信號為：

式中：dk(t)是間隔為Tb的二進制數據源信號：

ck(t)為用戶k的擴頻波形，碼片間隔為Tc，有：

式中：aq(k)是第k個用戶在第q個碼片間隔的碼序列；是等概率取±1的第j個數據比特；p(τ1，τ2)為矩形脈沖。假定信號服從多徑瑞利衰落，第k個用戶到達第l個陣元的信道沖激響應為：

式中：n(l)(t)是均值為0，方差為的高斯噪聲。