CDMA系統(tǒng)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(tǒng)、WCDMA、CDMA2000第三代移動通信中均有應用，然而提高CDMA系統(tǒng)容量仍然是研究的熱點問題。CDMA系統(tǒng)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(tǒng)的容量。
CDMA系統(tǒng)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(xiàn)，將天線陣的空域處理與傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的空時RAKE接收機不能有效地抑制多用戶CDMA系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)性能大有改善?？諘rRAKE接收機與干擾抵消結合起來稱為聯(lián)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(shù)將減少且系統(tǒng)性能無損耗。本文系統(tǒng)地比較了傳統(tǒng)2-D RAKE接收機，聯(lián)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(fā)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(tǒng)模型
多用戶直接序列擴頻系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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。