Analyse von Rake-Empfängern in mobilen Code-Division-Multiple-Access(CDMA)-Systemen

Bei dem Entwurf von mobilen Kommunikationsnetzen und - systemen besteht die Problematik der Optimierung der zu übertragenden Signale zur Gewährleistung einer hohen spektralen Effizienz. Insbesondere bei der Übertragung hoher Bitraten sind in einem zellularen System die Mehrfachzugriffs- und Modulationsverfahren im Sinne hoher Übertragungsqualität und für unterschiedliche Verkehrsaufkommen zu optimieren. In dieser Arbeit werden die Eigenschaften eines digitalen optimalen RAKE-Empfängers für mobile CDMA Anwendungen unter Berücksichtigung der Eigenschaften bekannter und neuer Codes und redundanzfreier selbstsynchronisierender Techniken betrachtet. Im ersten Teil der Arbeit werden die Interferenzerscheinungen in einem aufwandsoptimierten RAKE- Empfänger unter dem Einfluß nichtidealer nichtverschiebvariant- orthogonaler Codes detailliert beschrieben. Ergebnisse numerischer Berechnungen der Korrelationseigenschaften verschiedener Codesequenzen, speziell der Eigenschaften der ungeraden Korrelationsfunktion, führt zu analytischen Beschreibungen der Mittelwerte der Korrelationsfunktionen, insbesondere für eine neue Familie orthogonaler p-phasiger Sequenzen mit Autokorrelationseigenschaften einer m-Sequenz und Kreuzkorrelationseigenschaften der Nebenzipfel von Gold- Codes. Anschließend werden die Bitfehlerraten (BER) unter Berücksichtigung dieser Korrelationseigenschaften untersucht. Es wird gezeigt, daß die Bitfehlerraten für Mobilfunkkanäle mit ausgeprägten Mehrwegeerscheinungen auch im Fall geringer Teilnehmerzahlen und verbesserter Eigenschaften der Code sehr schlecht sind. Erst bei Kanälen mit geringer Mehrwegeverbreiterung, typisch für Indoor-Kanäle, führen die verbesserten Eigenschaften der Code auch zu verbesserten Bitfehlerraten. Der selbstsynchronisierende RAKE-Empfänger wird auf seine Bitfehlerraten untersucht. Es wird gezeigt, daß Tracking bei Kanälen mit ausgeprägter Mehrwegeausbreitung nicht mehr notwendig ist. Mit dem angewandten Synchronisationsalgorithmus, welcher als Selection Combining beschrieben werden kann, werden die Auswirkungen von Fehlsynchronisation vermieden und damit verbesserte Bitfehlerraten erreicht. Theoretisch exakte Berechnungsgrundlagen der Bitfehlerraten für Selection Combining werden hergeleitet und Approximationen zur einfacheren Berechnung angegeben. Diese Ergebnisse werden in gemessenen Mobilfunkkanälen bestätigt.