1。1语音信号 人的声音是模拟信号，对于蜂窝移动电话来说，基本上都是通过送话器将声音信号转化为语音电信号。 人的声音信号频率在20Hz~20KHz的频率范围内。而对于电话通信而言，语音信号被限制在300~3400Hz。 一个人在交谈中，通常只有40%的时间在说话，另60%的时间是听别人说话或处于停顿状态。
数字通信利用了这一特性---VAD技术（Voice Active Detect，语音激活检测）。 2。2 模拟信号到数字信号的转换 数字通信系统要求在传输前将人的语音从模拟形式转换为数字形式，并在传输后从数字形式转换为模拟形式。
这个过程通常使用A/D转换器来完成，在传输前先进行数据压缩，然后在接收机中进行解压缩和D/A转换。进行数据压缩和解压缩的设备是CODEC（编码/解码器）。 2。2。1 A/D转换 发射信号产生的第一步是模拟信号转换成数字信号。这个过程采用的是脉冲编码调制技术（PCM）。
这个过程也被称为A/D转换。 在模拟信号到数字信号的转换过程，主要是取样与量化。 取样：是指在定期的时间间隔点对话音信号的幅度进行测量。 量化：是用数字式的值来表示这些取样值。 精确的转换取决于取样率和信号幅度值的数量。
一个常用的模拟-数字信号转换方法是脉冲编码调制（PCM）。 模拟信号取样-量化说明示意图： 2。2。2声码器 信号产生的第二步是语音信号的压缩。CDMA用一个被称为声码器的装置来完成这个处理。对于无线通信来说，进一步压缩数据流可以更有效地使用无线电频谱。
CDMA系统可使用8Kbit/s或13bit/s的声码器。最近CDMA还采用一种新的8Kbit/s的声码器。这种声码器使用一种新的编码方式—EVRC（Extended Variable Rate Coding，扩展的可变速率编码），它可以用8Kbit/s的数据速率提供13bit/s声码器的话音质量。
由于CDMA具有在通话期间利用静寂时间提高容量的优势。所以在采用可变速率声码器，即当用户通话时信道速率为9600bit/s，当用户暂停或在聆听时，数据速率将为1200bit/s。数据速率以语音活动性及每20ms的大致速率为基础。正常电话语音激活因子大约为40%。
当声码器速率不足9600bit/s时，移动台通过关掉发射机来降低其数据速率。在速率为1200bit/s时，其任务周期数只有全速率的1/8。该任务周期时间的选择是随机的，以伪随机算法为基础。这样可达到将每个移动台的传输次数随机化的效果。
当很多用户平均以后，平均发射功率降低了。移动台降低了发射功率，将减少了对所有其他用户的干扰电平。 2。2。3前向纠错 将模拟信号转换为数字信号的第三步是进行一些抗干扰处理，也就是前向纠错部分。这个过程包括编码与分间插入，它们的目的是建立冗余信息到信息中，以使信息在传递出错时能被恢复。
这一级编码被成为“卷积编码”（Convolutional Encoding）。如图： 声码器数据中的每一个数字信息包含4bit。每个比特重复3次。这些已编码的比特被称为码元。 脉冲差错是接收到的数字电话信号中的误差的一种。
脉冲差错通常出现在邻近码元的块中，这种差错通常是由于衰落和干扰产生的。编码和分间插入能减小脉冲差错带来的影响。分间插入也被称为交织，它是用来减小脉冲差错影响并恢复丢失比特的一种简单有效的方法。如图： 如上图所示，每一组中的码元都插入或混入接收机所能识别的帧面中。
接收机中的去分间插入（Deinterleaving）恢复这些比特，展宽传输中的任何一个脉冲差错。 2。2。4 信道化 已经编码的话音数据还需进一步进行编码，这个再编码后的码元将覆盖整个CDMA信道带宽（扩频），这样的处理被称为Channelizing。
接收机知道信道化的CODE，并利用它恢复语音信号。 2。3 将数字信号转换成射频信号 数字信号需要转换成模拟的射频信号才能通过无限电波发送出去。射频信号可以携带需传送信号的相位、频率或幅度信息。 首先要进行一个D/A转换，这实际上是一级调制。
无论是CDMA还是GSM都有这个调制功能，只不过它们所采用的技术不同而已。CDMA采用的是QPSK调制；而GSM采用的是GMSK调制。QPSK与GMSK调制输出的信号都被称为I/Q信号。CDMA的I/Q信号频率是600KHz左右；GSM手机的I/Q信号频率是60KHz左右。
图：CDMA接收机结构方框图 三、电路结构 1。 接收机电路结构 接收机要从众多的电波中选出有用信号，并放大到解调器所要求的电平值后 再由解调器解调，将频带信号变为基带信号。由于传输路径上的损耗和多径效应，接收机接收的信号是微弱且又变化的，并伴随着许多干扰，这些干扰信号强度往往远大于有用信号，因此接收机的主要指标是灵敏度和选择性。
1。1超外差一次变频接收机 接收机射频电路中只有一个混频电路的属于超外差一次变频接收机。 1。1。1天线电路 天线（ANT）电路在接收机的前级。接收机的天线感应接收到天空中的高频电磁波，将电磁波转化为高频电流。
天线电路中的滤波器或开关电路形成一个接收机信号通道，只允许接收机信号经天线电路进入接收机低噪声放大电路。 1。1。 2噪声放大器 低噪声放大电路（LNA）是接收机的第一级放大电路。它对天线电路输送来 的微弱的射频信号进行放大，以满足后级电路的需要。
1。1。 3混频电路 在混频电路中，低噪声放大电路送来的射频RF信号与本机振荡电路送来的 本级振荡信号进行混频，两个信号的差频就是混频电路输出的中频信号。 1。1。 4中频放大器 接收机的主要增益就来自中频放大器。
中频放大器就是对混频电路输出的信 号进行放大。 1。1。5解调电路 中频放大器输出的中频信号被送到解调电路（DEMOD）。解调输出的信号还要进行A/D转换、解密、解码、D/A转换等，才能还原出模拟低频信号。 1。2超外差二次变频接收机 1。
3直接变换的线性接收机 2。 发射机电路结构 发射机射频部分的任务是完成基带信号对载波的调制，将其变为通带信号并 般移到所需的频段上且有足够的功率发射。发射机发射的信号是出于某一信道内的高频大功率信号，应尽量减少它对其他相邻信道的干扰。
发射机的主要指标：频谱、功率和效率。 2。1带发射变换模块的发射机电路结构 发射流程如下： 送话器将语音信号转化为模拟的话音电信号，转化后的信号经PCM编码模块将其变为数字语音信号，然后在逻辑电路中进行数字语音处理，如信道编码、均衡、加密以及TXI/Q分离等，分离后的TXI/Q信号到发射机中频电路完成I/Q解调，该信号再在发射变换模块里与发射参考中频（RXVCO与TXVCO的差频）进行比较，得到一个包含发送数据的脉动直流信号，该信号去控制VCO的工作（调制TXVCO），得到最终发射信号经功率放大器放大后，由天线发送出去。
2。2。 带发射上变频器的发射机电路结构 2。3 直接调制的发射机电路结构。
CDMA技术是无线通信中的关键技术，目前在IS-95系统、WCDMA、CDMA2000第三代移动通信中均有应用，然而提高CDMA系统容量仍然是研究的热点问题。CDMA系统容量受限主要是由于分配给不同用户的PN序列互相关不为零所引起的多址干扰(MAI)及用户自身引起的白干扰(即多径干扰，MPI)。
因此，减少多用户引起的MAI和多径传播引起的MPI，可以提高CDMA系统的容量。 CDMA系统中，为了减少多径衰落的不利影响，一般在接收端采用具有多径分集功能的RAKE接收机。随着智能天线技术的出现，将天线阵的空域处理与传统RAKE接收机的时域处理相结合，即构成空时RAKE(2-D RAKE)接收机。
文献[2]最初提出2-DRAKE的概念，这种接收机将空域和时域结合起来进行信号处理，相对于传统RAKE接收机而言，性能有较大改善，它可将天线阵接收到的期望用户多径信号合并到一起，同时获得时间分集和空间分集的好处。但传统的空时RAKE接收机不能有效地抑制多用户CDMA系统中的多址干扰和远近效应问题。
多级干扰抵消通过对干扰信号重构并从接收信号中删除来改善系统性能和容量，而自适应天线通过将主波束指向期望用户，并将零陷指向非期望用户减少干扰，与期望用户到达角不同的信号则被削弱。文献[3]中，将干扰抵消技术与自适应天线结合起来，使系统性能大有改善。
空时RAKE接收机与干扰抵消结合起来称为联合空时干扰抵消接收机，但是此种接收机的主要问题是计算复杂性比较高，解决此问题的一个方法就是进行预波束赋形，利用FFT波束形成器形成正交波束，使得从不同角度获取信号功率更容易，因此，2-D RAKE接收机所需要的指峰数将减少且系统性能无损耗。
本文系统地比较了传统2-D RAKE接收机，联合空时干扰抵消接收机，基于FFT匹配滤波的2-DRAKE接收机性能，主要从接收机结构、工作原理出发进行分析。 首先介绍接收机的信道模型及结构，然后分析了各种接收机的性能，最后得出结论并讨论其中存在的一些问题。
1 系统模型 多用户直接序列扩频系统采用BPSK调制方式，则每一用户的等效传输基带信号为： 式中：dk(t)是间隔为Tb的二进制数据源信号： ck(t)为用户k的扩频波形，码片间隔为Tc，有： 式中：aq(k)是第k个用户在第q个码片间隔的码序列；是等概率取±1的第j个数据比特；p(τ1，τ2)为矩形脉冲。
假定信号服从多径瑞利衰落，第k个用户到达第l个阵元的信道冲激响应为： 式中：N为信道多径总数；αk,i是信道复衰落系数；τk,i为路径延时；为每一阵元的相位偏移，θk,i为第k个用户在第i条路径的到达角，d为阵元间距(一般取λ／2，λ为载波波长)；τk,i为路径延时，且θk,i和τk,i服从几何单反射椭圆模型。
因此，在第l个阵元接收到的信号为： 式中：n(l)(t)是均值为0，方差为的高斯噪声。 2 接收机结构 本文介绍三种接收机的结构：传统的2-D RAKE接收机，基于干扰抵消的2-D RAKE接收机和基于FFT的2-D RAKE接收机。 2．1 2-D RAKE接收机 在获得信道的空时模型后，空时二维RAKE接收机的主要优势在于可以利用信道的多径结构获得路径分集。
传输信号的码结构使得接收机能够在时域上分离大于码片间隔Tc的多径信号，这些信号通过最大比合并能够提高输出信干噪比(SINR)。利用阵列天线在分离多径过程中加入新的空间维，使得分离多径信号成为可能，即使这些信号在时域不可分离。因此，也就产生了2-D RAKE接收机的概念。
接收端的接收信号如式(3)所示，2-D RAKE接收机的结构如图1所示。 2．2 联合空时干扰抵消接收机 联合干扰抵消接收机结构如图2所示，每一个2-DRAKE接收机形成不同的波束指向各自的期望用户。接收机所获得的信道参数和信息比特反馈到干扰信号重构单元，由于不同用户有不同的波束指向，干扰抵消过程中所用到的信道参数和信息比特更准确。
2-DRAKE由L个1-D RAKE组成，每个1-D RAKE由M个指峰、干扰抵消单元和权值合并形成。这种结构可使信号在波束赋形前将干扰删除，且权值可以在于扰抵消后重新估计，以提供更高的准确率。 2．3 基于FFT匹配滤波的空时干扰抵消接收机 从上述接收机结构可知，其计算复杂度较高。
为了减小这种复杂度，在2-D RAKE中预先进行波束成形，利用预波束形成器实现空域滤波，则在进一步处理之前可以分离多径信号。因此，需要更少的指峰数也能达到同样的效果。 图3中采用了FFT波束形成器，2-D RAKE的接收信号为： 因此，经过FFT波束形成后第l个阵元的接收信号为： 3 各种空时接收机的性能分析 上述2-D RAKE接收机中，阵列矢量用来在空域匹配接收信号，所以它在特定空间方向的信号选择上采用标准波束成形。
一般来说，利用空间选择性更高的滤波器在空间白噪声和强干扰环境下尤为重要。在多址信道中，不同用户被分配相互正交的码，可选择权向量wk，i为： 这样可以使波束指向第k个用户的第i条路径。实际中，信号的多径传播和接收信号非严格地同步，使得各用户码之间的正交性很难严格满足，这将会导致远近效应。
传统的RAKE接收机加入空间维将能减少远近效应。2-D RAKE接收机中，采用并行的解调单元，在信道估计时把多径干扰当作噪声采用滤波器进行处理，而在合并时对数据符号受到的多径干扰未做处理。因此联合空时干扰抵消接收机，并利用具有排序功能的串行干扰抵消单元(SIC)，将干扰信号从接收信号中删除，进一步改善系统的误码率。
图1中的加权输出yk(t)包括期望用户信号、多径衰落引起的白干扰以及多用户环境引起的多址干扰。为了克服共道干扰(CCI)，利用信道参数和传输信息比特bj(k)的估计(bj(k)=sgn(yk(jTb)))重构干扰信号。多级干扰抵消可以同时消除ISI和MAI。
空时干扰抵消接收机要首先将所有用户根据信号强度进行排序，由大到小对各用户进行估计与对消，即从第一级开始检测最强的用户，第二级次之，直到最后一级检测最弱的用户。因此，每一级所检测的信号为输入信号中功率最大的用户，但是其计算复杂度较高。 利用FFT匹配滤波的空时干扰抵消接收机可以解决这一问题。
利用FFT变换使所有的信号处理均在空间频率域进行。这种接收机通过计算阵列信号矢量的FFT在空域进行波束空间波束成形，形成多个确定波束。对每一确定波束而言，基于FFT的2-D RAKE接收机用来匹配期望用户的扩频码，然后合并空时域的信号能量。使用FFT波束形成器，由于其空域滤波性，使得多径将根据不同到达角来区分。
接收信号强度各不相同，即βk,i=αk,iejψk,i(l)·G(l，θ)，则每一阵元仅搜集期望信号而削弱其他信号。与空时干扰抵消接收机相比，同样条件下仅需要更少的指峰数即可达到相同的系统性能，且结构及计算复杂度降低了。 基于以上分析，2-D RAKE接收机就是一种2-D匹配滤波器，权矢量wk,i也可以根据最小均方准则(MMSE，需要提供参考信号)，最大信噪比准则(MaxS-NR，必须知道噪声的统计量和期望信号的来波方向)，最小二乘法准则及最大似然准则(ML)来确定。
对于联合空时干扰抵消接收机来说，也可以采取并行干扰抵消(PIC)，其处理延迟小，但计算量大，所以可采用将SIC与PIC结合提高空时接收机的性能。基于FFT匹配滤波的空时干扰抵消接收机旨在减少计算复杂度，将信号处理在空间频率域进行，可以采取基4或分裂基FFT(将基2分解和基4分解结合在一起)更大地减少计算复杂度。
4 结 语 空时RAKE接收机充分利用了空域和时域信息，可以提高接收机的检测性能。传统的检测技术(如匹配滤波器和RAKE合并)将MAI和ISI视为噪声，没有利用多用户以及多径之间的信息，因此来自多址干扰和符号间干扰通常会导致误码率(BER)无法降低，大大降低通信质量和系统容量。
空时2-D RAKE接收机和多用户检测技术能够消除这两种干扰，因此这两种技术的结合也就成为研究的热点。 2-D RAKE与PIC算法结合的空时多用户检测，尽管能够很好地消除MAI与ISI，但是由于PIC缺少弱信号的能量信息，对弱信号检测不理想，且不利于实际系统采用；2-D RAKE与SIC算法结合，其以降低强用户检测性能为代价改善接收机性能，然而这依赖于信号强度较强的用户可靠的幅度估计，准确度不好的幅度估计会导致性能增益的降低，甚至性能恶化。
实际系统中，将SIC与PIC结合形成新的干扰抵消技术，组成混合型MUD接收机，通过对用户信号进行分类，减少多址干扰估计错误。此技术与2-D RAKE及FFT结合可以进一步提高系统BER，减少计算复杂度。
答：可以看看s4和htc one的电信版的详情>>
答：详情>>
