WALSH码产生与特性分析实验

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：)1111(2H高阶Hadamard矩阵可以由以下递推公式构成：)(2NNNNNHHHHH其中：N=2m，m＝1，2，……例如：)1111111111111111()(22224HHHHHN阶Hadamard矩阵的通式可以表示为：)..........................................(2122221112114NNNNNNhhhhhhhhhH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)：1111Wh(0)：1－11－1Wh(0)：11－1－1Wh(0)：1－1－11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：NkcikhTktghtiWal1])1([]),1[(其中：t,00,1{)(其他cTttg称为码片波形。WALSH码可以由图所示的电路框图产生：图1WALSH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SampleTime均设置为1/10；index分别设置为0,…,7。2、生产程序文件WALSH序列输出2分频2分频2分频模2加非C1C2CnCPsim('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1walshtemp1=sigexpand(walsh1,N_sample);%码元扩展walshx1=conv(walshtemp1,gt);%码元成形……walsh8=walsh8'%输出walsh码8walshtemp8=sigexpand(walsh8,N_sample);%码元扩展walshx8=conv(walshtemp8,gt);%码元成形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([061-0.51.5]);title('walsh1波形');……subplot(5,2,8);plot(t,walshx8(1:length(t)));axis([061-0.51.5]);title('walsh8波形');subplot(5,2,9);stem(1:61,swalsh(15:75));axis([061-1.51.5]);title('walsh1自相关波形');subplot(5,2,10);stem(1:61,dwalsh(15:75));axis([061-1.51.5]);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)beginifrising_edge(g_clk)thencounter=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);endif;endprocess;process(counter)begincasecounteriswhen000=walsh=11111111;when001=walsh=01010101;when010=walsh=00110011;when011=walsh=10011001;when100=walsh=00001111;when101=walsh=10100101;when110=walsh=11000011;when111=walsh=01101001;whenothers=walsh=00000000;endcase;endprocess;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,SW201-1J205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。