CDMA系统中的分集与合并技术优化方案

图2-3-25 简化的Rake接收机组成

CDMA系统中采用了多种分集技术，下面着重就减小快衰落的微分集作一说明，重点是利用路径分集技术，即Rake接收机。CDMA系统综合利用多种分集技术来减弱快衰落对信号的影响，从而获得高质量的通信性能。

减弱慢衰落采用宏分集，即用几副独立的天线或不同的基站分别发射信号，保证各信号之间的衰落独立。由于这些信号传输路径的地理环境不同，因而各信号的慢衰落互不相关。通常，采用选择式合并方式，选择信号较强的一个作为接收机输出，从而减弱了慢衰落的影响。CDMA软切换就是一个例证，关于软切换实现方法已在前面介绍。CDMA系统中为减弱快衰落采用了多种分集技术，包括频率分集、时间分集和路径分集（或空间分集）。

码分多址采用扩频技术，属于宽带传输，例如CDMA蜂窝系统的带宽约为1.25MHz，其远大于信号的相干带宽（约几十千赫）。因此，频率选择性衰落对宽带信号的影响是很小的，也就是说，码分多址的宽带传输起到了频率分集的作用。(www.xing528.com)

CDMA系统中采用的交织编码技术，用于克服突发性差错，从分集技术而言是属于时间分集。通常将连续出现的误码分散开来，变成随机差错，而获得纠正。CDMA系统中还采用了空间分集技术，亦即进行路径分集。对于传输带宽为1.25MHz的CDMA系统，容易采用路径分集技术。因为当来自两个不同路径的信号的时延差大于1μs时，这两个衰落信号可看作互不相关。CDMA系统采用Rake接收机进行路径分集，能有效地克服快衰落的问题，因此备受关注，它也是CDMA系统能成功的关键技术之一。下面对Rake接收机作简单介绍。

所谓Rake接收机就是利用多个并行相关器检测多径信号，按照一定的准则合成一路信号供解调用的接收机处理。需要特别指出的是，一般的分集技术把多径信号作为干扰来处理，而Rake接收机采取变害为利，即利用多径现象来增强信号。图2-3-25所示为简化的Rake接收机组成。假设发端从T_x发出的信号经N条路径到达接收天线R_x。路径1距离最短，传输时延也最小，依次是第2条路径、第3条路径……时延最长的是第N条路径。通过电路测定各条路径的相对时延差，以第1条路径为基准时，第2条相对于第1条路径相对时延差为Δ₂，第3条相对于第1条路径相对时延差为Δ₃……第N条路径相对于第1条路径相对时延差为Δ_N，且有Δ_N>Δ_N-1>…>Δ₃>Δ₂（Δ₁=0）。

接收端通过解调后，送入N个并行相关器。Q-CDMA系统中，若基站接收机N=4，移动台接收机N=3。图2-3-25中为用户1接收示意图，使用伪码c₁（t）、c₁（t-Δ₂）、c₁（t-Δ₃）、…、c1（t^-Δ_N）。经过解扩加入积分器，每次积分时间为T_b，第1支路在T_b末尾进入电平保持电路，保持直到T_b+Δ_N时刻，即到最后一个相关器于T_b+Δ_N时刻产生输出。这样N个相关器于T_b+Δ_N时刻，通过相加求和电路（图中为Σ），再经判决电路产生数据输出。

由于各条路径加权系数为1，因此为等增益合并方式。利用多个并行相关器，获得了各多径信号能量，即Rake接收机利用多径信号，提高通信质量。利用多个相关器进行Rake接收，效果会更好，考虑到性能价格比，Q-CDMA系统采用3～4个相关器进行接收。