二、

二、RAKE receiver

RAKE receiver是接收訊號品質關鍵，在西元1956年Price和Green首先提出由於傳播路徑的延遲，使得在接收端會產生多重路徑，因此可以利用RAKE receiver將每一個路徑由分支(finger)接收進來，最後再相結合在一起，以得到最佳的效果。RAKE receiver將已接收訊號的品質最佳化是關鍵要素，特別是與寬頻分碼多工(W-CDMA)有關聯時。在必須處理多重路徑介面以及訊號不穩的環境下，RAKE receiver上就會需要有更多分支(Finger)，以確保通話的品質，否則就得使用更為複雜的接收電路。下圖為RAKE receiver的示意圖。

( fig.3 RAKE receiver示意圖)

當訊號經過DSSS展頻後的頻寬會變得較寬，信號頻寬若大於通道的同調頻寬（coherent bandwidth）時，信號在經過無線通道時會遭受頻率選擇性衰減（frequency selective fading）的問題。如果在移動無線電頻道反射波延遲了一小段時間抵達，DSSS有特殊的特性使其不易多重路徑接收，在接收端為了克服信號失真則必須利用比較複雜的RAKE receiver來收集每個路徑的信號，才能克服多重路徑（multipath）的影響。

原理

根據DSSS原理及QPSK調製器結構，如圖所示。模擬的發送信號(message)是由一串序列模擬而成，多用戶通過正交的Walsh碼進行展頻，並通過QPSK調變形成複合信號。

( fig.4 RAKE receiver架構圖)

在實際環境中，發送信號在到達接收機的路徑上遇到高層建築物、樹木和正在移動的車輛等物體時會導致反射、衍射和局部散射。從而發送信號會通過不同的路徑，並發生多徑衰落，導致其在略微不同的多個時間內到達接收機.，RAKE receiver的多個相關器，在接收信號時不同的信號，每個手指只看到進來的信號，解析單一路徑時，展頻碼任何時間都有一個非常小偏移的值。衰弱在現實環境中是不可避免的，因此在為DSSS系統估計連接模型或設計RAKE receiver時，就需要考慮到多路徑衰減通道(multipath fading channel)的問題，模擬如圖所示。

( fig.5 RAKE receiver multipath fading channel模擬示意圖)

當要將來自不同路徑的訊號能量加以組合時，可採用天線的最大比率組合(MRC)，最大比率組合(MRC)是一種RAKE receiver常用的方式，可獲得天線分集的最佳增益。此訊息用來決定應該要分配給特定使用者的分支數量，以及計算初始延遲或是分支的偏移。每一個分支都會經過加權的小型關聯器(Correlator)方式執行，乘以分支的輸出，然後加以組合並提供MRC輸出。

優點

Ø 解決multipath fading 的問題

基地台發送信號在到達接收機的路徑上，遇到障礙時會導致信號折射。因而導致信號衰落並在略微不同的多個時間內到達接收機.，RAKE receiver在接收信號時不同的信號，經由每個手指來解析，就可以解決multipath fading的問題。

應用

RAKE receiver在，CDMA系統中對信號的接收矽能有很大的影響，傳統採用固定區間的信號參數來估計平均抵達的時間以抑制接收噪音，但估計錯誤便會影響信號的解析，透過RAKE receiver可以較準確的估計信號，也可以應用於小區域的切換中使用。如應用在：「TMS320C62x DSP 器件上的WCDMA RAKE接收機的實現」，其應用了基於軟體的寬頻碼分多址接入WCDMARAKE接收機。