Tách tín hiệu trong một môi trờng đa đờng là lý do để chúng ta sử dụng máy thu Rake. Một máy thu Rake điển hình bao gồm một tập bộ tơng quan, mỗi bộ tơng quan tơng ứng với một độ trễ khác nhau, để cho tín hiệu đa đờng có thể đợc giải điều chế. Vì
lý do đó, máy thu Rake đợc sử dụng rộng rãi trong các hệ thống trải phổ, nó cho phép chống lại ISI (gây ra bởi truyền dẫn đa đờng). Ví dụ, một hệ thống CDMA truyền thống sử dụng máy thu Rake để tăng cờng chất lợng tách.
Trong các hệ thống UWB, ý tởng kết hợp máy thu Rake cũng có thể đợc sử dụng để tách tín hiệu trong môi trờng đa đờng. Vì chúng ta đang tập trung vào môi tr- ờng một ngời dùng, nên chỉ một bộ tơng quan đợc 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 lợng từ tín hiệu đa đờng. Kiến trúc của máy thu Rake đợc thể hiện trong hình 3-3 bên dới.
Hình 3-3: Kiến trúc máy thu Rake (5 fingers) với một bộ tơng quan
So với bộ thu tơng quan, bộ thu sử dụng máy thu Rake thu đợc tín hiệu từ nhiều đờng và bổ xung năng lợng từ các đờng thu đợc đó nên đạt đợc một tín hiệu có tính t- ơng quan trớc (pre-correlation) tốt hơn. Các đờng (các xung đợc thu từ đó) đợc lựa chọn bởi máy thu Rake phải tối u, điều đó có nghĩa là chúng phải là những đờng khả dụng nhất. (Làm sao để xác định đợc các đờng 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 đợc 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 đợc triển khai theo những đờng trễ. Nếu các đờng trễ đợc thiết lập chính xác, 5 xung khả dụng nhất có thể đợc lựa chọn tại đầu ra của đờng trễ tại cùng một thời điểm. Năm tín hiệu bị trễ đợc 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 tơng 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 tợng trng cho 5 đờng khả dụng nhất. Sau khi cho qua các đờng trễ trong máy thu Rake, 5 đờng này đợc lấy tổng tại thời điểm τ. Năng lợng của chúng có thể đợc tích luỹ để tạo ra một xung UWB tốt hơn, đó là mũi tên “s” trong tín hiệu 6.
Hiệu năng đợc cải thiện rõ ràng hơn bởi kiến trúc máy thu Rake đợc thể hiện rõ ràng hơn trong trờng hợp có tạp âm (hình 3-5). Bởi vì thêm một vài đờng tín hiệu cùng nhau nên có thể lấy trung bình ảnh hởng của tạp âm. Do đó, SNR đầu ra trong cấu trúc máy thu Rake đợc tăng lên và hiệu năn của máy thu Rake cũng tốt hơn bộ thu tơng quan UWB đơn thuần.
Có thể thấy rằng máy thu Rake có một hiệu năng tốt trong môi trờng đa đờng, và có thể giảm vấn đề ISI một cách đáng kể. Nhng 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 hởng 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 tơng 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).