基于RAKE接收机的多径分集通信仿真系统

资 源 简 介

本项目实现了一套完整的RAKE接收机MATLAB仿真流程，参考了美国著名教授的学术教案，旨在提供一个简单易懂且功能齐备的无线通信学习模板。在无线多径环境中，由于信号在传输过程中会受到建筑物或地形的反射、绕射，接收端会收到同一信号在不同时间到达的多个副本，产生多径衰落。本项目通过MATLAB代码精确模拟了这一物理过程，构建了具备多个接收分支（Finger）结构的RAKE接收机模型。核心功能包括对发送端的原始二进制序列进行直接序列扩频处理，在信道模型中引入可自定义的多径延迟与衰减特性，并在接收端利用多个相关器

详 情 说 明

RAKE接收机MATLAB仿真系统

项目介绍

本系统是一个用于模拟无线多径环境下RAKE接收机工作原理的MATLAB代码实现。它针对无线通信中常见的多径衰落问题，演示了如何通过直接序列扩频（DSSS）技术结合RAKE分集接收技术，将多径延迟转化为有用信号增益。系统包含完整的发射端扩频、多径衰落信道建模、RAKE接收机多路径合并（MRC）以及误码率性能统计分析。

功能特性

1. 完整的DSSS链路模拟：涵盖原始位流生成、双极性映射、随机PN码扩频、多径信道叠加及相关解扩过程。
2. 物理层多径建模：支持自定义多径延迟（单位：采样点/Chip）和复数增益，能够精确模拟反射信号的相位偏移与幅度衰减。
3. 核心RAKE架构：实现了基于Finger（分支）的多路接收结构，能够独立捕捉并同步具有不同时延的信号副本。
4. 最大比合并（MRC）技术：利用信道状态信息对各路径信号进行相位校正和能量加权，将多径干扰转化为分集增益。
5. 多维可视化分析：提供信道脉冲响应图、时域信号截取对比图以及随信噪比变化的误码率（BER）性能曲线图。

系统要求

1. 软件环境：MATLAB R2016a 或更高版本。
2. 所需工具箱：基本MATLAB内置函数（无需特定通信工具箱，逻辑自闭环）。

核心实现逻辑与算法说明

1. 信号发射端处理

系统首先生成长度为1000的随机二进制原始序列，并将其转换为 +1 和 -1 的双极性符号。每个符号采用一个长度为31位的随机伪随机（PN）序列进行扩频。扩频过程将每一个数据位展宽为31个Chip，有效地将信号带宽扩展，为后续的多径分离奠定基础。

2. 多径信道传输模拟

程序通过模拟物理环境中的多路径传播对信号进行调制。信道包含三条主要路径，分别设置不同的延迟（例如0、2、5个单位）和复数衰减系数。各路径信号在时域上相互叠加。随后，系统根据设定的Eb/N0范围计算信号功率与噪声功率，并加入复高斯白噪声（AWGN），模拟真实接收端的衰落环境。

3. RAKE接收机分支（Finger）处理

接收机端通过多个并行的Finger分支来应对多径干扰。在每个分支内部，系统执行以下操作：

• 分支同步：根据每条路径预知的延迟量，从接收信号流中精准截取属于该路径的扩频片段。
• 相关解扩：将截取的信号与本地扩频码的共轭进行点积运算。该步骤实现了扩频增益，将能量重新集中在原始码元周期内。

4. 最大比合并（MRC）算法

这是RAKE接收机的核心决策逻辑。合并器收集所有Finger的输出，并采用最大比合并准则：

• 相位校正：利用每条路径信道增益的共轭作为权值，抵消信道引入的相位旋转。
• 能量加权：按照路径信号强度进行加权，信号质量更好的路径占有更大的比重，合并后的信号能获得最大化的信噪比。

5. 判决与性能评估

合并后的连续信号通过硬判决器还原为二进制序列。系统通过对比发送序列与恢复序列计算误码率。为了客观评估性能，程序还绘制了理论BPSK在AWGN信道下的参考曲线，直观展示RAKE接收机在克服多径衰落方面的卓越性能。

使用方法

1. 确保MATLAB工作路径已切换至程序文件夹。
2. 直接运行仿真主程序函数。
3. 观察弹出的三张分析图表：

- 信道特性图：展示各多径分量的幅度分布。 - 信号波形图：对比接收到的杂乱波形与合并后清洗出的判决电平。 - 性能评估图：展示BER随SNR变化的轨迹，并与理论极限对比。

1. 命令行窗口会输出仿真结束提示及最终信噪比下的误码率统计。

技术咨询

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