Rake-Empfänger - Rake receiver
Ein Rake-Empfänger ist ein Funkempfänger, der entwickelt wurde, um den Auswirkungen von Mehrwege-Fading entgegenzuwirken . Dies geschieht durch die Verwendung mehrerer "Unterempfänger", die Finger genannt werden , d. h. mehrere Korrelatoren, die jeweils einer anderen Mehrwegekomponente zugeordnet sind. Jeder Finger decodiert unabhängig eine einzelne Mehrwegekomponente; zu einem späteren Zeitpunkt werden die Beiträge aller Finger kombiniert, um die unterschiedlichen Übertragungseigenschaften jedes Übertragungsweges optimal zu nutzen. Dies könnte in einer Mehrwegeumgebung sehr gut zu einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis (oder E b /N 0 ) führen als in einer "sauberen" Umgebung.
Der Mehrwegekanal, über den eine Funkwelle sendet, kann als Übertragung des ursprünglichen Wellenimpulses (Sichtlinie ) durch eine Anzahl von Mehrwegekomponenten betrachtet werden. Mehrwegekomponenten sind verzögerte Kopien der ursprünglich gesendeten Welle, die durch einen anderen Echopfad wandert, jede mit einer anderen Größe und Ankunftszeit am Empfänger. Da jede Komponente die Originalinformationen enthält, können alle Komponenten kohärent hinzugefügt werden, um die Informationszuverlässigkeit zu verbessern, wenn die Größe und die Ankunftszeit (Phase) jeder Komponente am Empfänger berechnet werden (durch einen Prozess namens Kanalschätzung). .
Mathematische Definition
Ein Rake-Empfänger verwendet mehrere Korrelatoren, um die M stärksten Mehrwegekomponenten separat zu erkennen . Jeder Korrelatorausgang kann unter Verwendung mehrerer Bits quantisiert werden. Demodulations- und Bitentscheidungen basieren dann auf den gewichteten Ausgängen der M Korrelatoren, die eine bessere Schätzung des übertragenen Signals liefern, als dies von einer einzelnen Komponente geliefert wird.
Geschichte
Rake-Empfänger müssen entweder eine Allzweck- CPU oder eine andere Form digitaler Signalverarbeitungshardware enthalten , um das beabsichtigte Signal zu verarbeiten und zu korrelieren. Rake-Empfänger wurden erst gebräuchlich, nachdem 16-Bit-CPUs, die zur Signalverarbeitung fähig waren, weit verbreitet waren. Der Rake-Empfänger wurde in den USA im Juli 1956 von Robert Price und Paul E. Green patentiert (US-Patent Nr. 2,982,853), aber es dauerte bis in die 1970er Jahre, um praktische Implementierungen des Empfängers zu entwickeln.
Radioastronomen waren die ersten großen Nutzer von Rake-Empfängern in den späten 1960er bis Mitte der 1980er Jahre, da diese Art von Empfänger große Himmelsregionen scannen konnte, aber keine großen Datenmengen erzeugte, die über das hinausgingen, was die meisten Datenrekorder zu dieser Zeit verarbeiten konnten. Astropulse , das Teil des SETI@Home- Projekts ist, verwendet im Rahmen seiner Himmelssuche eine Variante eines Rake-Empfängers – diese Art von Empfänger ist also für die Bedürfnisse der Radioastronomie immer noch aktuell.
Benutzen
Rake-Empfänger sind in einer Vielzahl von CDMA- und W-CDMA- Funkgeräten wie Mobiltelefonen und drahtlosen LAN- Geräten üblich.
Rake-Empfänger werden auch in der Radioastronomie verwendet . Das Radioteleskop CSIRO Parkes und das Teleskop Jodrell Bank verfügen über Filterbank- Aufzeichnungsformate, die in Echtzeit von softwarebasierten Rake-Empfängern verarbeitet werden können.
In einem flexiblen Rake - Empfänger, Signalempfang ist mit einem einzigen durchgeführt Korrelator Motor und einem Strom - Puffer der gesamten Verzögerungsspreizung des Speichern von Basisband - Eingabe / Ausgabe (I / O) Proben . Der Hauptvorteil des Rake - Empfängers ist flexibel multipath Zuweisung unterstützt verbesserte Modularität des Empfängers und gemeinsame Nutzung von Ressourcen zwischen mehreren Kanaldecoder.