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WCDMA下行链路RAKE接收机的设计
乔捷
北京邮电大学，北京(100876)
摘
要：CDMA系统是第三代移动通信系统的实现方案之一。本文首先介绍了无线通信的
信道环境，对于WCDMA系统移动台RAKE接收机的设计，本文利用系统下行链路中导频
信道进行信道估计，讨论了信道估计的算法，最大比合并方案等，最后给出了RAKE接收
机的仿真性能
关键词：rake接收机；信道估计；WCDMA；最大比合并
1.多径衰落信道概述
移动信道的典型特征是时延扩散和多普勒扩散。
()
在多径传播条件下，接收信号会产生时延扩散。其接收信号冲击响应rt可表示为
∑
()=
rt
()δ??τ()?
at
t
t
(1)
?
?
n
n
n
这里a(t)是第n条路径的衰落系数，τ(t)第n条路径的时延。最后一个可分辨的时延
n
n
信号与第一个时延信号到达时间之差为时延扩散，记作Tm。市区的典型值在5-10μs之间。
与时延扩散有关的一个重要概念是相干带宽。多径衰落信道对信号中不同的频率分量所造成
的衰落是不同的。[4]根据衰落与频率的关系，可将衰落分为频率选择性衰落和非频率选择性
衰落(平坦衰落)。对于移动信道，存在一个相干带宽B，当信号带宽小于相干带宽时，发生
非频率选择性衰落，即传输信号中分量所遭受的衰落具有一致性(相干性)，因而衰落信号的
波形不失真;当信号带宽大于相干带宽时，发生频率选择性衰落，即传输信道对信号中不同
频率分量有不同的随机响应，所以衰落信号将产生波形失真。相干带宽B与时延扩散Tm的
关系为B=1/Tm。一般窄带信号通过移动信道将引起平坦衰落，而宽带扩频信号将引起频
率选择性衰落。Rake接收机设计的主要目的就是克服频率选择性衰落[1]。
2.Rake接收机设计
经过移动无线信道传输的信号存在着若干不相关的延迟多径分量，若采用均衡器去抑制
由于信道变化产生的信号畸变，则多经信息没有较好的利用，对于WCDMA系统3.84MHz
的扩频带宽来讲，多径分量的是可分辨和提取的。因此Rake接收机的引入，可以较好的利
用多径信息，通过基于信道估计的相干解调和恰当的多径合并方式进行解调，充分获得扩频
宽带系统的分级增益。
设计接收到的信号为：
∑
r(t)=s(t)×h(t?τ(t))+n(t)
(2)
(3)
n
n
n
其中发送信号s(t)可以进一步表示为：
s(t)=c(t)×c(t)×d(t)
sc
ch
式中，d(t)表示扩频前符号，c(t)为下行信道的扰码，c(t)是下行信道的信道化码，
sc
ch
Wcdma系统中，信道化码c(t)具有良好的正交性，c(t)具有较好的自相关特性，这样在
ch
sc
-1-
接收端，可以通过解扰获得良好的多径分离信息，便于MRC合并。
×
×
图1Rake接收机原理图
整个扩频系统的处理流程如图1所示，接收信号在经过前端滤波器组处理之后，送入解
扩模块，在这里接收信号完成码道分离，多径分离和解扩功能，其中导频信息送入起到信道
估计模块，完成信道估计，经过解扩的数据信息在解调模块，结合信道估计信息完成相干解
调，之后解调后的多径信息送入MRC模块进行最大比合并，最大比合并获得的解调信息最
终送入解码器进行译码。具体处理流程，如下所述。
假设在单径Rake接受的情况下，设其发送信号波形为
()=?()
jωt
?=()ω?()
ω
stReste
stcoststsinct
(4)
(5)
?
c
?
l
I
c
Q
()=()+()
stst
jst
Q
l
I
()
()
()
()
式中st为st的等效复基带信号。st,st为基带信号的I,Q路。
l
I
Q
WCDMA系统下行链路中，数据调制方式采用平衡QPSK调制。I和Q直路的数据经过
信道扩频码扩频到chip速率，再经扰码加扰，并分别经过一个“根升余旋”频域特性成型滤
波器后进行调制。在一个码片期间内，设I.Q两路的基带信号分别为:
()=??()??()??(?)
stcchdRecdQImcscgtTc
sc
?
?
?
I
I
(6)
()=??
stcchdImc
sc
?
()+
?
()??(?)
dQRecscgtTc
?
?
Q
I
()
其中c和c分别信道扩频码和扰码。d和d分别是I.Q两路的调制后符号，gt是发