本文针对分布式天线系统，以天线阵和RAKE接收机构成的二维-RAKE(2D-RAKE)接收机在实现中遇到的一些技术问题为主线，从系统优化设计、功率控制、信道估计以及天线相关性四个方面对2D-RAKE接收机进行了理论分析和性能仿真。 首先，在综合考虑了实现复杂度代价与天线分集带来的系统性能改善之间的利弊的基础上，提出了分布式选择分集2D-RAKE接收系统。将在小区范围内分布放置的多根天线分成若干个天线子群，在每个天线子群内使用选择合并器将增益最强的路径信号通过光纤传输到基站，然后再送入相应的RAKE接收机进行时间上的处理。文中分析了该系统的组成结构和工作过程，对其容量和性能做了理论分析和仿真：该系统不仅利用多天线的分集特性改善了系统性能和用户容量，而且信道参数估计电路的工作负荷也不会太大。 其次，从2D-RAKE接收机的实际应用出发，分析了功率控制和信道估计对系统性能的影响。在实际系统中，功率控制误差是在所难免的，本论文分析了非理想功率控制对2D-RAKE接收机系统性能的影响：增加天线数和RAKE分支数可以有效改善系统性能，但是空时处理所带来的实际性能改善将会随着功率控制误差和衰落环境的变化而变化。 文中定性地分析了利用W-CDMA标准中连续发送的导频信号进行信道估计的2D-RAKE接收机的系统性能。给出了信道估计长度与系统误码率性能关系的分析方法和完整的数学表达式，以及实时调整信道估计长度的方法和理论依据。证明了当信道保持相对稳定时，导频信道的功率与信道估计长度对系统性能的影响是可以互补的。结果表明，可以在多天线数和多RAKE分支数的前提下，依据本文提出的方法动态调整信道估计长度和导频信道功率，进一步改善系统性能。 最后，本论文进一步分析了天线相关性对系统性能的影响，给出了存在多个等功率干扰及存在相关天线分支的最大比合并2D-RAKE接收机在NAKAGAMI衰落环境中的性能分析方法，以及平均误比特率和中断概率的数学表达式，综合评估了系统结构、天线布局和操作环境对系统性能的影响。