WALSH码产生与特性分析实验.docx

实验二 WALSH 码产生实验一、实验目的1、 掌握WALSH码产生的原理和WALSH码的特性2、 掌握WALSH码的产生和特性分析的软件仿真3、 掌握WALSH码的硬件产生方法二、预习要求1、 掌握WALSH码的产生原理和特性2、 熟悉 matlab 的应用和仿真方法3、 熟悉Quatus的应用和FPGA的开发方法三、实验原理1、WALSH码简介WALSH函数集是完备的非正弦型正交函数集，相应的离散WALSH函数简称为WALSH序列或WALSH码，可由Hadamard矩阵的行(或列)构成二阶Hadamard矩阵为：1H 2 = (111)高阶 Hadamard 矩阵可以由以下递推公式构成：HNHN其中： N=2m，2，m=1.例如：H(HH2)H211(1111111111111)1N 阶 Hadamard 矩阵的通式可以表示为：h11h( 21h12h22hh2N1N)hN1由 Hadamard 的行hNNhN2(或列)构成WALSH序列例如由H4的行(列)构成的长度为4 (即包含4个元素)的 WALSH 序列为：Wh(0)： 1 1 1 1 Wh(0)： 1 －1 1 －1Wh(0)： 1 1 －1 －1 Wh(0)： 1 －1 －1 1长度为N的WALSH序列可以表示为N维向量：[hi1hi2 hiN]i=1， 2， …..NW al [（ i 一 1）, t ]=h对应的(i—1)号WALSH函数可以表示为:兰 h g [ t 一 （k 一 1） T ]ik ck = 1其中：g （t） = { 00 < t < T-，其他Ct称为码片波形。

WALSH码可以由图所示的电路框图产生:CPWALSH序列输出图1 WALSH序列产生电路框图2、WALSH码的性质正交码的重要作用之一用作同步码分多址系统的地址码它具有以下性质：(1) 在［0,1)区间正交；(2) 除了第一个序列外，其他WALSH序列的均值为0；⑶ 两个WALSH序列相乘可以得到一个新的WALSH序列；(4) WALSH序列是完备的，即长度为N的WALSH序列集里有N个相互正交的WALSH序列;四、WALSH码产生和特性分析1、建立仿真文件(wlashsim.mdl)WALSH1...WALSH8 的 Sample Time均设置为 1/10； index 分别设置为 0,...,72、生产程序文件sim('walshsim');len=length(walsh1);N=8;%每码元对应的载波信号%输出 walsh 码 1%码元扩展%码元成形%输出 walsh 码 8%码元扩展%码元成形N_sample=64;gt=ones(1,N_sample);walsh1=walsh1' walshtemp1=sigexpand(walsh1,N_sample); walshx1=conv(walshtemp1,gt);walsh8=walsh8'walshtemp8=sigexpand(walsh8,N_sample); walshx8=conv(walshtemp8,gt);swalsh=conv(1-2*walsh1,1-2*walsh1(N:-1:1))/N; dwalsh=conv(1-2*walsh1,1-2*walsh2(N:-1:1))/N; t=0:1/N_sample:len-1/N_sample;figure(1)subplot(5,2,1);plot(t,walshx1(1:length(t)));axis([0 61 -0.5 1.5]);title('walsh1 波形');subplot(5,2,8); plot(t,walshx8(1:length(t))); axis([0 61 -0.5 1.5]); title('walsh8 波形');subplot(5,2,9); stem(1:61,swalsh(15:75)); axis([0 61 -1.5 1.5]); title('walsh1 自相关波形'); subplot(5,2,10); stem(1:61,dwalsh(15:75));axis([O 61-1.5 1.5]);title('walshl 和 walsh2 互相关波形');3、输出WALSH波形五、本实验的walsh码产生方法1、输出WALSH码process(g_clk)beginif rising_edge(g_clk) thencounterv=counter+1;walshOv=walsh(O); walsh1<=walsh(1); walsh2<=walsh(2);walsh3<=walsh(3); walsh4v=walsh(4); walsh5v=walsh(5);walsh6v=walsh(6); walsh7v=walsh(7);end if;end process;process(counter)begincase counter iswhen "000"=>walshv="llllllll";when "00l"=>walshv="0l0l0l0l";when "0l0"=>walshv="00ll00ll";when "0ll"=>walshv="l00ll00l";when "l00"=>walshv="0000llll";when "l0l"=>walshv="l0l00l0l";when "ll0"=>walshv="ll0000ll";when "lll"=>walshv="0ll0l00l";when others=>walshv="00000000";end case;end process;2、 引脚说明其中g_clk为全局时钟，WALSH0..WALSH7分别输出8种 WALSH码。

3、 仿真波形vilshlv±lsh2 valsHB vaLs}d vilsliS valahG六、实验操作说明开关置ON表明输入0，OFF表明输入1； LED亮表明输出1,暗表明输出01、编码方式选择SW201-5,SW201-4,SW201-3,SW201-2,SW201-1J205的输出波形00000PN1301000PN1500010GOLD101010GOLD210010GOLD311010GOLD400011GOLD501011GOLD610011GOLD700100WALSH001100WALSH110100WALSH211100WALSH300101WALSH401101WALSH510101WALSH611101WALSH72、SW201-7为使能信号，需要先置”1”对扩频和多址码的产生初始化，然后置”0”输出pn序列七、实验内容1、 用matalab中的simulink对N=8的WALSH码进行软件仿真，绘制它们的波形图、自相关特性图和互 相关特性图；2、 分别对CDMA系统中使用的N=64的WALSH码进行软件仿真，绘制它们的波形图、自相关特性图和 互相关特性图；3、 在Quatus中分别对N=8的WALSH码进行仿真，分析WALSH码的特性；4、 SW201-7为使能信号，需要先置”1”对扩频和多址码的产生初始化，然后置”0”输出WALSH序列；5、 SW201-5, SW201-4, SW201-3, SW201-2, SW201-1 分别设置为00100， 01100， 10100， 11100， 00101，01101，10101，11101 测量并记录 TP205 的 WALSH 码输出；6、 观察、记录输出WALSH序列的波形，观察并记录这组WALSH序列的特性。

八、实验仪表1、电脑一台（装有 matlab 和 quatus 软件）； 2、 ByteblasterII 下载设备；3、移动通信原理实验系统； 4、60M双踪示波器 5、数字万用表九、思考题设计CDMA系统中使用的WALSH码，并且自己通过实验箱的JTAG模式下载调试验证并分析它们 的相关特性、游程特性及均衡特性十、实验报告要求1、整理数据，画出实验内容中要求的各种波形； 2、实验报告中完成思考题。