rake接收机实验报告

实验报告
--Rake接收机及其特性实验
班级：XXXXXXXX
学号：XXXXXXXX
姓名：XXXXXXXX
Rake接收机仿真
一、实验目的
(1)了解rake接收机的原理
(2)分析比较3中不同合并算法的性能
二、实验内容
(1)编写MATLAB程序，实现Rake接收机
(2)修改信噪比，观察3种合并算法的误码率
三、实验原理
本仿真采用在CDMA系统中广泛使用的Rake接收技术，且为时间分集。

因为当传播时延超过一个码片周期时，多径信号实际上课看成是互不相关的。

Rake接收机采用一组相关接收机，分布于每条路径上，各个接收机与同一期望信号的多径分量之一相关，根据各个相关输出的相关强度加权后合成一个输出。

根据加权系数的选择原则，有3种合并算法：选择式合并、等增益合并和最大比合并。

选择式合并是检测接收到的多径信号，挑选其中信噪比最大的一径作为输出；等增益合并是将接收的多径信号按照相等的增益系数，同相相加后作为输出；最大比合并时按照适当的增益系数，同相相加后作为输出。

在不同的噪声环境中，三种合并算法的效果不同。

Rake接收机的相关器的原理图如下图所示
假设采用M个相关器去接收M个多径信号分支，其中a1,a2,……,aM是每一条分支的乘性系数，它们的取值是根据所采用组合方式（例如最大比合并、等增益合并等）而可调的。

不妨令相关器1与最强的多径支路m1同步，并且多径支路m2比多径支路m1延迟时间t1到达接收端。

相关器2与多径支路m2同步，它与m2具有很好的相关性，但与m1的相关性则很差。

以此类推，第M个相关器与m1时延tM-1的多径分量mM相关性很强，但与m1、m2、……mM-1等多径分量相关性则很差。

因此如果一条多径分支受到衰落的影响，则由于各条支路的独立性，还会有其他没有受到衰落的信号分支，此时给衰落的信号分支设定一个很小的加权系数，就可以将该路的干扰抑制。

Rake接收机的原理图如下图所示：
本实验使用MATLAB平台编写程序来实验。

假设信源输出用16位Walsh码扩频，进入接收机的有三径支路；假设每条径之间延时半个码片，为了进行仿真，对Walsh码进行扩展，每个码字重复一次，则长度为32位，如[1 1 0]扩展为[1 1 1 1 0 0]. 四、程序
clear all;
Numusers=1;
Nc=16;
ISI_Length=1;
EbN0db=[0:1:30];
Tlen=8000;
Bit_Error_Number1=0;
Bit_Error_Number2=0;
Bit_Error_Number3=0;
power_unitary_factor1=sqrt(6/9);
power_unitary_factor1=sqrt(2/9);
power_unitary_factor1=sqrt(1/9);
s_initial=randsrc(1,Tlen);
wal2=[1 1;1 -1];
wal4=[wal2 wal2;wal2 wal2*(-1)];
wal8=[wal4 wal4;wal4 wal4*(-1)];
wal16=[wal8 wal8;wal8 wal8*(-1)];
s_spread=zeros(Numusers,Tlen*Nc);
ray1=zeros(Numusers,2*Tlen*Nc);
ray2=zeros(Numusers,2*Tlen*Nc);
ray3=zeros(Numusers,2*Tlen*Nc);
for j=1:Numusers
x0=s_initial(j,:).'*wal16(8,:);
x1=x0.';
s_spread(j,:)=(x1(:)).';
end
ray1(1:2:2*Tlen*Nc-1)=s_spread(1:Tlen*Nc);
ray1(2:2:2*Tlen*Nc)=ray1(1:2:2*Tlen*Nc-1);
ray2(ISI_Length+1:2*Tlen*Nc)=ray1(1:2*Tlen*Nc-ISI_Length);
ray3(2*ISI_Length+1:2*Tlen*Nc)=ray1(1:2*Tlen*Nc-2*ISI_Length);
for nEN=1:length(EbN0db)
en=10^(EbN0db(nEN)/10);
sigma=sqrt(32/(2*en));
demp=power_unitary_factor1*ray1+power_unitary_factor1*ray2+power_unitary_fa ctor1*ray3+(randn(1,2*Tlen*Nc)+randn(1,2*Tlen*Nc)*i)*sigma;
dt=reshape(demp,32,Tlen)';
wal16_d(1:2:31)=wal16(8,1:16);
wal16_d(2:2:32)=wal16(8,1:16);
rdata1=dt*wal16_d(1,:).';
wal16_delay1(1,2:32)=wal16_d(1,1:31);
rdata2=dt*wal16_delay1(1,:).';
wal16_delay2(1,3:32)=wal16_d(1,1:30);
rdata3=dt*wal16_delay2(1,:).';
p1=rdata1'*rdata1;
p2=rdata2'*rdata2;
p3=rdata3'*rdata3;
p=p1+p2+p3;
u1=p1/p;
u2=p2/p;
u3=p3/p;
rd_m1=real(rdata1*u1+rdata2*u2+rdata3*u3);
rd_m2=(real(rdata1+rdata1+rdata1))/3;
u=[u1,u2,u3];
maxu=max(u);
if(maxu==u1)
rd_m3=real(rdata1);
else
if(maxu==u2)
rd_m3=real(rdata2);
else rd_m3=real(rdata3);
end
end
r_Data1=sign(rd_m1)';
r_Data2=sign(rd_m2)';
r_Data3=sign(rd_m3)';
Bit_Error_Number1=length(find(r_Data1(1:Tlen)~=s_initial(1:Tlen)));
Bit_Error_Rate1(nEN)=Bit_Error_Number1/Tlen;
Bit_Error_Number2=length(find(r_Data2(1:Tlen)~=s_initial(1:Tlen)));
Bit_Error_Rate2(nEN)=Bit_Error_Number2/Tlen;
Bit_Error_Number3=length(find(r_Data3(1:Tlen)~=s_initial(1:Tlen)));
Bit_Error_Rate3(nEN)=Bit_Error_Number3/Tlen;
end
semilogy(EbN0db,Bit_Error_Rate1,'r*-');hold on;
semilogy(EbN0db,Bit_Error_Rate2,'bo-');hold on;
semilogy(EbN0db,Bit_Error_Rate3,'g.-');
legend('最大比合并','等增益合并','选择式合并');
xlabel('信噪比');
ylabel('误比特率');
title('三种主要分集合并方式性能比较');
五、实验结果。