Tách tín hiệu trong một môi tr−ờng đa đ−ờng là lý do để chúng ta sử dụng máy thu Rake. Một máy thu Rake điển hình bao gồm một tập bộ t−ơng quan, mỗi bộ t−ơng quan t−ơng ứng với một độ trễ khác nhau, để cho tín hiệu đa đ−ờng có thể đ−ợc giải điều chế. Vì lý do đó, máy thu Rake đ−ợc sử dụng rộng rãi trong các hệ thống trải phổ, nó cho phép chống lại ISI (gây ra bởi truyền dẫn đa đ−ờng). Ví dụ, một hệ thống CDMA truyền thống sử dụng máy thu Rake để tăng c−ờng chất l−ợng tách.
Trong các hệ thống UWB, ý t−ởng kết hợp máy thu Rake cũng có thể đ−ợc sử dụng để tách tín hiệu trong môi tr−ờng đa đ−ờng. Vì chúng ta đang tập trung vào môi tr−ờng một ng−ời dùng, nên chỉ một bộ t−ơng quan đ−ợc tích hợp với máy thu Rake trong quá trình mô phỏng. Việc triển khai kiến trúc máy thu Rake ở đây chủ yếu vì mục đích thu năng l−ợng từ tín hiệu đa đ−ờng. Kiến trúc của máy thu Rake đ−ợc thể hiện trong hình 3-3 bên d−ới.
Hình 3-3: Kiến trúc máy thu Rake (5 fingers) với một bộ t−ơng quan
So với bộ thu t−ơng quan, bộ thu sử dụng máy thu Rake thu đ−ợc tín hiệu từ nhiều đ−ờng và bổ xung năng l−ợng từ các đ−ờng thu đ−ợc đó nên đạt đ−ợc một tín hiệu có tính t−ơng quan tr−ớc (pre-correlation) tốt hơn. Các đ−ờng (các xung đ−ợc thu từ đó) đ−ợc lựa chọn bởi máy thu Rake phải tối −u, điều đó có nghĩa là chúng phải là những đ−ờng khả dụng nhất. (Làm sao để xác định đ−ợc các đ−ờng khả dụng nhất thuộc quá trình tách xung, trong đồ án không đề cập). Khoảng cách về thời gian tối thiểu giữa các finger của Rake đ−ợc thiết lập là 250ps nh− là giới hạn vật lý phù hợp cho phần cứng của bộ thu.
Nh− thể hiện trong hình 3-3, các finger đ−ợc triển khai theo những đ−ờng trễ. Nếu các đ−ờng trễ đ−ợc thiết lập chính xác, 5 xung khả dụng nhất có thể đ−ợc lựa chọn
tại đầu ra của đ−ờng trễ tại cùng một thời điểm. Năm tín hiệu bị trễ đ−ợc thể hiện trong hình 3-4.
Hình 3-4: Thông tin vắn tắt của các tín hiệu trong điều kiện không có tạp âm trong máy thu Rake. Tín hiệu 1 là tín hiệu bị trễ đầu tiên của tín hiệu UWB đầu vào gốc; tín hiệu 2 là một phiên bản trễ của tín hiệu 1, và t−ơng tự với tín hiệu 3,4,5; tín hiệu 6 là tổng hợp của 5 tín hiệu trễ đó (1,2,3,4,5). (Không tạp âm)
Các mũi tên của “a, b, c, d và e” trong hình 3-4 t−ợng tr−ng cho 5 đ−ờng khả dụng nhất. Sau khi cho qua các đ−ờng trễ trong máy thu Rake, 5 đ−ờng này đ−ợc lấy tổng tại thời điểm τ. Năng l−ợng của chúng có thể đ−ợc tích luỹ để tạo ra một xung UWB tốt hơn, đó là mũi tên “s” trong tín hiệu 6.
Hiệu năng đ−ợc cải thiện rõ ràng hơn bởi kiến trúc máy thu Rake đ−ợc thể hiện rõ ràng hơn trong tr−ờng hợp có tạp âm (hình 3-5). Bởi vì thêm một vài đ−ờng tín hiệu cùng nhau nên có thể lấy trung bình ảnh h−ởng của tạp âm. Do đó, SNR đầu ra trong cấu trúc máy thu Rake đ−ợc tăng lên và hiệu năn của máy thu Rake cũng tốt hơn bộ thu t−ơng quan UWB đơn thuần.
Có thể thấy rằng máy thu Rake có một hiệu năng tốt trong môi tr−ờng đa đ−ờng, và có thể giảm vấn đề ISI một cách đáng kể. Nh−ng rõ ràng là máy thu Rake yêu cầu độ chính xác trong định thời cao hơn, đó là thời gian chính xác của các xung đến theo đ−ờng khả dụng. Do xung UWB rất hẹp nên yêu cầu định thời là một gánh nặng thêm.
Bởi vậy, nghiên cứu về ảnh h−ởng đến hiệu năng do lỗi định thời là rất cần thiết trong khi thiết kế hệ thống UWB.
Hình 3-5: Thông tin vắn tắt về tín hiệu trong điều kiện có tạp âm bị giới hạn băng trong máy thu Rake. Tín hiệu 1 là tín hiệu bị trễ đầu tiên của tín hiệu UWB đầu vào ban đầu; tín hiệu 2 là trễ của tín hiệu 1, và theo quy tắc t−ơng tự đối với tín hiệu 3,4,5; tín hiệu 6 là tổng hợp của 5 tín hiệu trễ đó (1, 2, 3, 4, 5).