Kode Kebergunaan Jalur Kebergunaan (CDMA) yang mendasari banyak warisan dan jaringan nirkabel modern, termasuk IS-95, CDMA2000, dan WCDMA (UMTS). Inovasi yang menentukan di dalam sistem ini adalah penerima racke, arsitektur khusus yang mengubah liability nirkabel tradisional ⁇ multipath propagasi ⁇ ke sebuah aset kinerja. Dengan menggabungkan multiple salinan tertunda dari sinyal yang sama, penerima rake secara dramatis meningkatkan keandalan link, kapasitas, dan data melaluiput. Artikel ini mengeksplorasi prinsip operasi, rincian implementasi, keuntungan, dan relevansi saat ini dari penerima rake dalam sinyal yang sama, CDMA.

Apa Itu Penerima Rake?

Sebuah penerima raike adalah sebuah struktur penerima radio yang dirancang untuk mengeksploitasi propagasi multipath daripada menderitanya. Dalam lingkungan nirkabel yang khas, sinyal yang ditransmisikan mencerminkan bangunan, medan, dan objek yang bergerak, menciptakan salinan ganda yang mencapai penerima pada waktu yang berbeda dan dengan amplitudo dan fase yang bervariasi. Tanpa pemrosesan khusus, salinan yang tertunda ini menyebabkan gangguan antarsimbol dan memudar. Penerima rake, dinamai untuk kemiripannya dengan racke taman dengan beberapa tines, menggunakan beberapa korrelator independen (disebut jari]) untuk menangkap, menyelaraskan, dan menggabungkan replika yang tertunda. Hasil yang meningkatkan sinyal yang meningkatkan rasio (tidak-berbeda) dan mengurangi rasio (RN) dan mengurangi rasio.

Konteks Sejarah

Konsep tersebut pertama kali diusulkan oleh Robert Price dan Paul E. Green pada 1950-an untuk radar dan komunikasi spread-spectrum. Konsep tersebut menjadi praktis secara komersial dengan advent sistem seluler CDMA pada 1990-an, dimana bandwidth lebar dan kode ortogonal membuat resolvable multipath.Hari ini, receiver tetap integral ke jaringan 3G dan terus mempengaruhi desain receiver dalam 4G dan 5G melalui arsitektur hibrida.

Apa Manfaatnya bagi Orang yang Menerima Rake?

Penerima raike jansen beroperasi dalam tiga tahap dasar: pendeteksian multimultipath, ssinkronisasi dan pelacakan, dan coherent combining. Setiap jari penerima menangani jalur propagasi tertentu. Penerima rake biasa mungkin memiliki tiga sampai enam jari, meskipun implementasi lanjutan menggunakan lebih banyak.

Penekanan Multipath dan Jari yang Mengesankan

Penerima pertama kali mempekerjakan korelator pencari yang terus menerus memindai domain waktu untuk komponen multipath yang kuat. Kode penyebaran yang digunakan dalam CDMA menciptakan autokorlasi tinggi, sehingga penyaringan yang cocok mengungkapkan puncak korelasi yang berbeda sesuai dengan penundaan jalur yang berbeda. Puncak terkuat ditugaskan untuk jari-jari rake individu. Proses ini dinamis: sebagai bergerak stasiun bergerak bergerak, jalur menunda perubahan, dan jari-jari harus ditandakan kembali ⁇ sering setiap beberapa milidetik.

Kehancuran dan Penghancuran per Finger

Setiap jari despread yang ditugaskan nya menunda salinan menggunakan suara pseudorandom yang sama (PN) urutan, tetapi bergeser untuk menyelaraskan dengan waktu kedatangan jalur itu. operasi despreading kompresed sinyal wideband kembali ke simbol data sipitband sambil menolak gangguan dari pengguna lain. Setelah despreading, setiap jari melakukan estimasi saluran untuk menentukan amplitudo dan rotasi fase yang diperkenalkan oleh saluran propagasi. Informasi ini kritis untuk menggabungkan koheren.

Teknik Kombinasi

Kunci untuk memerohkan kinerja penerima rake adalah algoritme menggabungkan. Yang paling umum adalah maksimal rasio menggabungkan (MRC), di mana keluaran setiap jari ditimbang dengan gain saluran yang diperkirakan dan kemudian dijumlahkan dalam fase. MRC memaksimalkan output SNR ketika kebisingan di setiap cabang tidak terkoorel ⁇ a asumsi valid untuk komponen multipath yang dipisahkan oleh lebih dari durasi chip. Metode lain termasuk gainance gabung (EGC)] dan [[FLT4]] menggabungkan komponen multipath yang dipisahkan oleh lebih dari sebuah chip durasi. Namun menawarkan performa yang unggul.

Sinyal gabungan yang dikombinasi kemudian dilewatkan ke dekoder (misalnya, dekoder Viterbi) untuk pembetulan kesalahan.Karena penerima rake mengeksploitasi keragaman inheren, anggaran link efektif meningkatkan, memungkinkan sistem CDMA untuk beroperasi pada daya transmisi yang lebih rendah dan dengan kepadatan pengguna yang lebih tinggi.

¡Atas Mengapa Sistem CDMA Memerlukan Penerima Rake

Struktur sinyal CDMA yang dibuatnya unik sesuai dengan penerimaan rake. Berbeda dengan sistem pita sempit di mana multipath menyebabkan fading frequency-selective yang mendalam, bandwidth lebar CDMA menyelesaikan gema individu dengan delay yang lebih besar dari satu periode chip. Setiap jalur yang diselesaikan membawa data yang sama tetapi dengan statistik fading independen. Tanpa receiver yang renggang, filter yang dicocokkan konvensional hanya akan menangkap jalur terkuat, membuang energi di jalur lain dan membuat sistem rentan terhadap memudar.

Kode dan Ortogonalitas Menyebarkan Keberagaman dan Ortogonalitas

Kode-kode yang menyebar yang digunakan dalam link maju (downlink) dirancang untuk menjadi ortogonal untuk menghilangkan intertracell interferensi. Namun, multipath menghancurkan ortogonalitas karena replika tertunda muncul sebagai sinyal mengganggu. Sebuah penerima rake mitigasi ini dengan menyelaraskan dan menggabungkan sinyal yang dimaksudkan saat memperlakukan jalur lain sebagai noise hanya jika mereka tidak berkorelasi. Dalam uplink, di mana setiap pengguna memiliki kode scrambling unik, penerimaan rake bahkan lebih kritis karena sinyal dari mobile yang berbeda tiba dengan waktu acak dan harus dipisahkan dengan kode korelasi.

Keuntungan Kunci dari Penerima Rake dalam CDMA

  • Keanekaragaman derajat terhadap fading: Dengan menggabungkan multiple secara independen jalur memudar, probabilitas memudar dalam simultan pada semua jalur dikurangi secara drastis. Ini menghasilkan peningkatan anggaran link dari 3–10 dB tergantung pada lingkungan.
  • Kegandangan terhadap gangguan:]Robustness to interferensi:] MRC menekan kebisingan dan gangguan dari sel lain karena pemberatan secara alami memberikan kurang penting untuk jalur lemah atau berisik. Digabungkan dengan gain pemrosesan dari penyebaran, penerima rake dapat beroperasi di SNR negatif di domain despread.
  • ¡Efolance Soft handoff support: Dalam jaringan CDMA, stasiun seluler terhubung ke beberapa stasiun basis selama handoff. Sebuah penerima racke dapat menugaskan jari ke sinyal dari sektor atau sel yang berbeda, menggabungkannya untuk membuat seamless seaover (soft handoff). Ini secara dramatis mengurangi penurunan panggilan.
  • [3]]Oble:0]]Pengdayaan yang tidak diimprovisasi: Dengan menurunkan daya transmisi yang diperlukan untuk kualitas layanan yang diberikan, penerima reak memungkinkan lebih banyak pengguna secara simultan per sel. Beberapa penelitian menunjukkan peningkatan kapasitas 30 ⁇ 50% dibandingkan dengan sistem tanpa penggabungan multipath.
  • [OGNOFLT:0]]Kompatibilitas dengan modulasi urutan lebih tinggi:] Sebagai CDMA berevolusi untuk mendukung 16-QAM dan 64-QAM dalam HSPA+, penerima rake disediakan marjin SNR yang diperlukan, meskipun kemudian mereka dikompensasi oleh equalizer untuk menangani tingkat data yang lebih tinggi.

Keterbatasan dan Relevansi Modern

Meskipun kekuatan mereka, penerima raike memiliki keterbatasan yang menjadi tampak dalam jaringan 4G dan 5G. Kinerja mereka menurun ketika penundaan multipath lebih pendek dari jangka waktu chip (mis., lingkungan dalam ruangan dengan refleksi yang sangat padat). Juga, penerima rake memerlukan jari yang didedikasikan per jalur yang dapat dipecahkan, yang menjadi komparatif mahal ketika penyebaran freak freaktor besar. Dalam modern ortogonal frequency-division multiplexing (OFDM) sistem, seperti LTE dan 5GR, penerima menggunakan prefiks siklik dan freakensi-domain dengan freak tanpa racepath tanpa arsitektur. Namun banyak jaringan yang masih mengandalkan 2G dan resertifier yang masih aktif, mereka tetap melakukan penelitian untuk area komunikasi dengan sistem komunikasi yang aktif[FLFL]] [TFL2] dan juga menggunakan sistem komunikasi yang aktif:[TFLfL][TFL]][TFL][TFL][TFL][TFL]] dan juga menggunakan sistem komunikasi aktif.[TFL][TFL]

Pendekatan Hibrida

Beberapa penerima canggih dari Pogling menggabungkan rake dengan linear equalizers[ (misalnya, LMMSE chip equalizers) bahwa whiten residual interchanges dengan Hal ini umum dalam modem HSPA+, di mana equalizer upfront mengurangi intersymbol intersymbol intersimeet sebelum jari rake menggabungkan jalur yang tersisa. Dalam 5G, konsep mirip rake muncul dalam bentuk estimasi saluran tim-domain dan menggabungkan untuk ITFL[TFL3]] atau dalam [[FL4:full-du sistemfull:[T5FLT] dimana multi-path harus dibatalkan.

Kekecualian Kesimpulan

Penerima rake adalah sebuah batu penjuru teknologi CDMA, mengubah propagasi multipath dari liability menjadi sumber keragaman yang berharga. Dengan menggabungkan salinan sinyal yang tertunda secara koheren, ia memberikan penerimaan yang kuat, berkualitas tinggi bahkan dalam lingkungan fading yang menantang. Sementara antarmuka udara yang lebih baru telah bergeser ke arah equalizer-based dan OFDM-centric desain, prinsip penerimaan rake ⁇ time-domain keragaman menggabungkan dan penolakan interferensi ⁇ continue untuk menginformasikan arsitektur penerima lanjut. Memahami peran penerima rake sangat penting bagi siapa saja yang bekerja dalam komunikasi nirkabel, dari perencanaan jaringan ke desain modem.

Untuk pembacaan lebih lanjut, jelajah Kertas Price and Green asli pada penerima rake, 3GPP overview of CDMA evolution, sebuah university lecture on rake receiver extencilions, dan sebuah analisis rake receiver performance in 5G contexts].