WALSH碼產(chǎn)生與特性分析實驗

1、實驗二 WALSH碼產(chǎn)生實驗一、實驗目的1、掌握WALSH碼產(chǎn)生的原理和WALSH碼的特性。2、掌握WALSH碼的產(chǎn)生和特性分析的軟件仿真。3、掌握WALSH碼的硬件產(chǎn)生方法。二、預習要求1、掌握WALSH碼的產(chǎn)生原理和特性。2、熟悉matlab的應用和仿真方法。3、熟悉Quatus的應用和FPGA的開發(fā)方法。三、實驗原理1、WALSH碼簡介WALSH函數(shù)集是完備的非正弦型正交函數(shù)集，相應的離散WALSH函數(shù)簡稱為WALSH序列或WALSH碼，可由Hadamard矩陣的行（或列）構成。二階Hadamard矩陣為：高階Hadamard矩陣可以由以下遞推公式構成：其中：N=2m，m1，2，例如：

2、N階Hadamard矩陣的通式可以表示為：由Hadamard的行（或列）構成WALSH序列。例如由H4的行（列）構成的長度為4（即包含4個元素）的WALSH序列為：Wh(0)：1 1 1 1 Wh(0)：1 1 1 1Wh(0)：1 1 1 1 Wh(0)：1 1 1 1長度為N的WALSH序列可以表示為N維向量：hi1hi2hiN ，i1，2，.N對應的(i1)號WALSH函數(shù)可以表示為：其中：稱為碼片波形。WALSH碼可以由圖所示的電路框圖產(chǎn)生：WALSH序列輸出2分頻2分頻2分頻模2加非C1C2CnCP圖 1 WALSH序列產(chǎn)生電路框圖2、WALSH碼的性質(zhì) 正交碼的重要作用之一用作同步

3、碼分多址系統(tǒng)的地址碼。它具有以下性質(zhì)：(1) 在0,1)區(qū)間正交；(2) 除了第一個序列外，其他WALSH序列的均值為0；(3) 兩個WALSH序列相乘可以得到一個新的WALSH序列；(4) WALSH序列是完備的，即長度為N的WALSH序列集里有N個相互正交的WALSH序列；四、WALSH碼產(chǎn)生和特性分析1、建立仿真文件(wlashsim.mdl)WALSH1WALSH8的Sample Time均設置為1/10；index分別設置為0,7。2、生產(chǎn)程序文件sim('walshsim');len=length(walsh1);N=8;N_sample=64;gt=ones(1,

4、N_sample); %每碼元對應的載波信號walsh1=walsh1' %輸出walsh碼1walshtemp1=sigexpand(walsh1,N_sample); %碼元擴展walshx1=conv(walshtemp1,gt); %碼元成形walsh8=walsh8' %輸出walsh碼8walshtemp8=sigexpand(walsh8,N_sample); %碼元擴展walshx8=conv(walshtemp8,gt); %碼元成形swalsh=conv(1-2*walsh1,1-2*walsh1(N:-1:1)/N;dwalsh=conv(1-2*wals

5、h1,1-2*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);ti

6、tle('walsh1自相關波形');subplot(5,2,10);stem(1:61,dwalsh(15:75);axis(0 61 -1.5 1.5);title('walsh1和walsh2互相關波形');3、輸出WALSH波形五、本實驗的walsh碼產(chǎn)生方法1、輸出WALSH碼 process(g_clk) begin if rising_edge(g_clk) then counter<=counter+1;walsh0<=walsh(0); walsh1<=walsh(1); walsh2<=walsh(2);walsh3&

7、lt;=walsh(3); walsh4<=walsh(4); walsh5<=walsh(5);walsh6<=walsh(6); walsh7<=walsh(7); end if; end process;process(counter) begin case counter is when "000"=>walsh<="11111111" when "001"=>walsh<="01010101" when "010"=>walsh&l

8、t;="00110011" when "011"=>walsh<="10011001" when "100"=>walsh<="00001111" when "101"=>walsh<="10100101" when "110"=>walsh<="11000011" when "111"=>walsh<="01101001&qu

9、ot; when others=>walsh<="00000000" end case; end process;2、引腳說明其中g_clk為全局時鐘，WALSH0.WALSH7分別輸出8種WALSH碼。3、仿真波形六、實驗操作說明開關置ON表明輸入0，OFF表明輸入1；LED亮表明輸出1，暗表明輸出0。1、編碼方式選擇SW201-5,SW201-4, SW201-3,SW201-2,SW201-1J205的輸出波形00000PN1301000PN1500010GOLD101010GOLD210010GOLD311010GOLD400011GOLD501011G

10、OLD610011GOLD700100WALSH001100WALSH110100WALSH211100WALSH300101WALSH401101WALSH510101WALSH611101WALSH72、SW201-7為使能信號，需要先置”1”對擴頻和多址碼的產(chǎn)生初始化，然后置”0”輸出pn序列。七、實驗內(nèi)容1、用matalab中的simulink對N8的WALSH碼進行軟件仿真，繪制它們的波形圖、自相關特性圖和互相關特性圖；2、分別對CDMA系統(tǒng)中使用的N64的WALSH碼進行軟件仿真，繪制它們的波形圖、自相關特性圖和互相關特性圖；3、在Quatus中分別對N8的WALSH碼進行仿真，分析WALSH碼的特性；4、SW201-7為使能信號，需要先置”1”對擴頻和多址碼的產(chǎn)生初始化，然后置”0”輸出WALSH序列；5、SW201-5, SW201-4, SW201-3, SW201-2, SW201-1分別設置為00100，01100，10100，11100，00101，01101，10101，11101測量并記錄TP205的WALSH碼輸出；6、觀察、記錄輸出WALSH序列的波形，觀察并記錄這組WALSH序列的特性。八、實驗儀表1、電腦一臺（裝有matlab和quatus軟