CDMA系統中2-D RAKE接收機的性能研究

0 引 言
CDMA技術(shù)是無(wú)線(xiàn)通信中的關(guān)鍵技術(shù)，目前在IS-95系統、WCDMA、CDMA2000第三代移動(dòng)通信中均有應用，然而提高CDMA系統容量仍然是研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。CDMA系統容量受限主要是由于分配給不同用戶(hù)的PN序列互相關(guān)不為零所引起的多址干擾(MAI)及用戶(hù)自身引起的白干擾(即多徑干擾，MPI)。因此，減少多用戶(hù)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(zhù)智能天線(xiàn)技術(shù)的出現，將天線(xiàn)陣的空域處理與傳統RAKE接收機的時(shí)域處理相結合，即構成空時(shí)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(shí)域結合起來(lái)進(jìn)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(xiàn)陣接收到的期望用戶(hù)多徑信號合并到一起，同時(shí)獲得時(shí)間分集和空間分集的好處。但傳統的空時(shí)RAKE接收機不能有效地抑制多用戶(hù)CDMA系統中的多址干擾和遠近效應問(wèn)題。
多級干擾抵消通過(guò)對干擾信號重構并從接收信號中刪除來(lái)改善系統性能和容量，而自適應天線(xiàn)通過(guò)將主波束指向期望用戶(hù)，并將零陷指向非期望用戶(hù)減少干擾，與期望用戶(hù)到達角不同的信號則被削弱。文獻[3]中，將干擾抵消技術(shù)與自適應天線(xiàn)結合起來(lái)，使系統性能大有改善?？諘r(shí)RAKE接收機與干擾抵消結合起來(lái)稱(chēng)為聯(lián)合空時(shí)干擾抵消接收機，但是此種接收機的主要問(wèn)題是計算復雜性比較高，解決此問(wèn)題的一個(gè)方法就是進(jìn)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(wú)損耗。本文系統地比較了傳統2-D RAKE接收機，聯(lián)合空時(shí)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(fā)進(jìn)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(wèn)題。

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

式中：dk(t)是間隔為T(mén)b的二進(jìn)制數據源信號：

ck(t)為用戶(hù)k的擴頻波形，碼片間隔為T(mén)c，有：

式中：aq(k)是第k個(gè)用戶(hù)在第q個(gè)碼片間隔的碼序列；是等概率取±1的第j個(gè)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(gè)用戶(hù)到達第l個(gè)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。