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：
1H2?(1)?11
高阶Hadamard矩阵可以由以下递推公式构成：
H2N?(HNHNHN)?HN
其中：N=2m，m＝1，2，…… 例如：
1H4?(H2H2H21)?(?H2111?11?111?1?11?1)?11
N阶Hadamard矩阵的通式可以表示为：
h11h?(21......hN1h12h22......hN2........................h1Nh2N)......hNN
H4由Hadamard的行（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 －1 Wh(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，…..N
对应的(i－1)号WALSH函数可以表示为：
Walh[(i?1),t]??hk?1Nikg[t?(k?1)Tc]
称为码片波形。
其中：g(t)?{1 ,0?t?Tc0 ,其他tWALSH码可以由图所示的电路框图产生：
2分频 CP
C1 C2 Cn 2分频 2分频 模2加非 WALSH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； (3) 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,…,7。 2、生产程序文件
sim('walshsim'); len=length(walsh1); N=8; N_sample=64;
gt=ones(1,N_sample); %每码元对应的载波信号 walsh1=walsh1' %输出walsh码1 walshtemp1=sigexpand(walsh1,N_sample); %码元扩展 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));
%码元成形 %输出walsh码8 %码元扩展 %码元成形 axis([0 61 -1.5 1.5]);
title('walsh1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) begin
if rising_edge(g_clk) then
counter<=counter+1;
walsh0<=walsh(0); walsh1<=walsh(1); walsh2<=walsh(2); walsh3<=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 \ when \ when \ when \ when \ when \ when \ when \ when others=>walsh<=\ 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
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0。 1、编码方式选择
SW201-5,SW201-4, SW201-3,SW201-2,SW201-1 00000 01000 00010 01010 10010 PN13 PN15 GOLD1 GOLD2 GOLD3 J205的输出波形 11010 00011 01011 10011 00100 01100 10100 11100 00101 01101 10101 11101 GOLD4 GOLD5 GOLD6 GOLD7 WALSH0 WALSH1 WALSH2 WALSH3 WALSH4 WALSH5 WALSH6 WALSH7 2、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。
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