内容发布更新时间 : 2024/12/27 13:59:14星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
WALSH码是一种同步正交码， 即在同步传输情况下, 利用Walsh码作为地址码具有良好的自相关特性和处处为零的互相关特性。此外， Walsh码生成容易, 应用方便。
正向链路的一个重要特点是使用Walsh码。这些代码具有实现正交和逻辑“非”所需要的特性。Walsh码组由下面
所示的Hadamard矩阵展开产生。 Wn Wn W2n = ---- ---- Wn Wn
展开式中的变量n必须是2的幂。它源于矩阵中的一项： W1 = 0
把整个一组放入前三个矩阵位置，然后把反转组放入右下矩阵位置，即产生更高阶的Walsh码组。
% 产生 Walsh函数通用函数
% 参数N表示Walsh函数阶数,当N不是2的幂时,通过向无穷大取整使得所得Walsh阶数为2的幂
function [walsh]=walsh(N) M=ceil(log2(N)); wc=zeros(N,N);
wn=0; for i=1:M w2n=[wn,wn;wn,~wn]; wn=w2n; end walsh=wn;
Walsh码(沃尔什序列)
Walsh码来源于H矩阵，根据H矩阵中“+1”和“－1”的交变次数重新排列就可以得到Walsh矩阵，该矩阵中各行列之间是相互正交(Mutual Orthogonal)的，可以保证使用它扩频的信道也是互相正交的。对于CDMA前向链路，采用64阶Walsh序列扩频， 每个W序列用于一种前向物理信道(标准），实现码分多址功能。信道数记为W0-W63，码片速率：1.2288Mc/S。沃尔什序列可以消除或抑制多址干扰(MAI)。理论上，如果在多址信道中信号是相互正交的，那么多址干扰可以减少至零。然而实际上由于多径信号和来自其他小区的信号与所需信号是不同步的，共信道干扰不会为零。异步到达的延迟和衰减的多径信号与同步到达的原始信号不是完全正交的，这些信号就带来干扰。来自其他小区的信号也不是同步或正交的，这也会导致干扰发生,在反向链路中，沃尔什码序列仅用作扩频。
2作用编辑
is-95a定义的cdma系统采用64阶walsh涵数，它们在前、反向链路中的作用是不同的。
对于前向链路：依据两两正交的walsh序列，将前向信道划分为64个码分信道，码分信道与walsh序列一一对应。walsh序列码速率与pn码速率相同，均为1.2288mhz。前向多址接入方案由采用正交walsh序列实现；一个编码比特周期对应一个walsh序列（64chip）。
对于反向链路：walsh序列作为调制码使用，即64阶正交调制。6个编码比特对应一个64位的walsh序列（64阶walsh编码后的数据速率为307.2kcps，经用户pn长码加扰/扩频，生成1.2288mcps码流；该码流经pni、pnq短码覆盖、滤波等处理后交由rfs发射）。
在码分多址通信系统中，存在着地址码的概念。地址码就是指能区分不同用户的码序列，地址码实际上也具有扩展频谱的作用。地址码的选择直接影响到CDMA系统的容量、抗干扰能力、接入和切换速度等性能。地址码应当具有尖锐的自相关特性，保证信号经过地址码解扩后具有较高的信噪比，同时互相关性最小（相互正交），保证码序列之间干扰最小。为了克服多径衰落和实现有效可靠的通信，地址码应当逼近白噪声的统计特性。
常用的地址码是伪随机码序列（PN码）。伪随机码序列具有类似于随机序列的基本特性，是一种貌似随机但实际上是有规律的周期性二进制序列。在所有的伪随机序列中，m序列是最重要、最基本的一种伪随机序列，它容易产生、规律性强、有很好的自相关性和较好的互相关特性。Gold码序列是一种基于m序列的码序列，具有较优良的自相关和互相关特性，产生的序列数多。Gold码的自相关性不如m序列，具有三值自相关特性；互相关性比m序列要好，但还没有达到最佳。在IS-95中反向信道中，选择了m序列的PN码作为地址码，利用了 不同相位m序列几乎正交的特性来为每个用户的业务信道分配了一个相位。 Walsh函数正交码是一种典型的正交码，因为互相关特性很好，在IS-95系统中，每个前向码分信道用1.2288Mbit/s比特率的64阶Walsh函数进行扩频，以使各前向码分信道间互相正交。
评：IS95 中WALSH码区分信道，I、Q导频PN系列（短PN）区分基站，长PN区分不同用户。
对于码分多址通信系统而言，码的使用显得尤为重要，主要体现在以下几个方面 1.随机性实现通信信道的加密； 将信源产生的二进制数字消息和一个周期很长的伪随机序列模2相加，这样就可以将原消息变成不可理解的另一序列。在接收端只有使用同一伪随机序列才能恢复原发送内容。（评：长码作用） 2.扩展频谱并根据正交性实现码分多址通信；
根据香龙信道容量公式，我们可以利用码扩展通信信道的带宽，已达到理想化的信道容量。如果所使用的码资源之间互相关系数很小（近似正交），则可实现使用不同正交码的用户之间不互相干扰，这样在同一频段上就可能实现同时发送许多个信号，实现码分多址通信。 3.数据序列扰乱与解扰
数字通信系统中，如原信息中连续出现1或者0的游程（连续出现0或者1）过大，则将
影响位同步的建立与保持，同时该种情况下的抗干扰性较差。易形成串扰。这时我们可以打乱原信息序列而形成类似白噪声统计特性的序列进行传输。 4.误码率或者时延测量 5.噪声产生
下面就CDMA系统中使用到的几种码资源为蓝本进行具体描述，CDMA是码分多址通信系统，它主要使用到了两类码资源，Walsh码和PN码。（一般的还会提到m序列，长码，短码，但是我个人认为这些码都可以划分到PN码中。因为都是通过反馈移位寄存器产生的，所不同的是所使用的码长度不同），主要应用了前言中的1，2，3种应用。 Walsh码(沃尔什序列)：
Walsh码来源于H矩阵，根据H矩阵中“＋1”和“－1”的交变次数重新排列就可以得到Walsh矩阵，该矩阵中各行列之间是相互正交(Mutual Orthogonal)的，可以保证使用它扩频的信道也是互相正交的。对于CDMA前向链路，采用64阶Walsh序列扩频, 每个W序列用于一种前向物理信道(标准），实现码分多址功能。信道数记为W0-W63，码片速率：1.2288Mc/S。沃尔什序列可以消除或抑制多址干扰(MAI)。理论上，如果在多址信道中信号是相互正交的，那么多址干扰可以减少至零。然而实际上由于多径信号和来自其他小区的信号与所需信号是不同步的，共信道干扰不会为零。异步到达的延迟和衰减的多径信号与同步到达的原始信号不是完全正交的，这些信号就带来干扰。来自其他小区的信号也不是同步或正交的，这也会导致干扰发生。（评：如果在实际应用中walsh真的完全正交的话，就不用研究多用户检测了，还好不是那样） 在反向链路中，沃尔什码序列仅用作扩频。 伪随机序列PN(Pseudorandom Noise)：
cdma系统中，伪随机序列(PN)用于数据的加扰和扩谱调制。在传送数据之前，把数据序列转化成“随机的”，类似于噪声的形式，从而实现数据加扰。接收机再用PN码把被加扰的序列恢复成原始数据序列。
需要指出的是，如果发送数据序列经过完全随机性的加扰，接收机就无法恢复原始序列。换句话说，如果接收机知道如何恢复原始数据，发送的数据序列就不可能完全随机化。因此，在实际cdma系统中使用的是一个足够随机的序列，一方面这个随机序列对非目标接收机是不可识别的，另一方面目标接收机能够识别并且很容易同步的产生这个随机序列。所以把这种序列成为伪随机序列(PN)。CDMA中用到的PN序列可以分为长PN码（长码）和短PN码（短码），长PN码可用于区分不同的用户，短PN码用于区分不同的基站。具体实现如下：
:d2J)b\bXLQ0 长PN码：EDA中国门户网站P ?U s2H q+u
不同的移动台都有一个长码生成器。其中长码状态寄存器(LCSR)保持与系统时间的同步，掩码寄存器(MR)存有只有用户可识别的码型。长码状态寄存器(LCSR)每个脉冲周期转变一次状态。状态寄存器(LCSR)和掩码寄存器(MR)合并至加和寄存器(SUMMER)，SUMMER寄存器的数字单元在每个时钟周期内进行模2和计算，逐比特生成长码。生成的移位长码的是由用户唯一的偏制(User\\'s Offset)码型所决定的，加扰后其他用户将无法解
调此用户信息。
短PN码（m序列）：
cdma系统中的短PN码由15阶移位寄存器产生的m序列，并且每个周期在PN序列的特定位置插入一个码片，从而加长了一个码片。所以修正后的短PN码周期是普通序列长度为32767再加一个码片，也就是32768个码片。不同基站用不同时间偏置进行区分。每个偏置是64码片的整数倍，总共有32768/64=512个可能的偏置。可用于识别512个基站，在1.2288Mcps的速率上，序列每26.66ms重复一次，即每两秒75次。 总述：
CDMA中码资源使用可如下记忆：
Walsh码前向用于区分不同物理信道，反向用于扩频。
PN伪随机码前向用于区分不同基站（m序列）和加扰（长码），反向用于区分不同用户和反向物理信道（长码）
Walsh码互相关性好，不同Walsh码是完全正交的，即互相关为零。但是自相关性不好，虽然与自身的自相关为1，但是与自身延时后的码的互相关就不为0了。另外，Walsh码的数量较少，而M序列的数量较多，例如一个16bit Walsh码只有16个，一个16bit的M序列，则至少有2^16。另外，Walsh码的另一个缺点是随机性差。总结如下： 优点：
(1)、Walsh码间完全正交，理论上完全正交的码之间的相互干扰为零。但是由于多径时延，或者定时不准确也会产生干扰。 缺点：
(1)、自相关性差，即自身与自身延时做相关时，结果不是0 (2)、数量少，例如一个16bit Walsh码只有16个 (3)、随机性差
m序列互相关性也较好，但是不同的M序列的不是完全正交的，即互相关不为0，但是是一个很小的值。m序列的自相关性也较好，不同相位的m序列也可以看做是正交的，即它与自身的延时移位序列的相关也很小，这个特点使得m序列很容易检测到。而Walsh码就不具有这样的特点。总结如下： 优点：
(1)、自相关性强，自身与自身延时相关时，结果接近0，这样就有利于进行搜索定时 (2)、数量多，一个16bit的m序列，则至少有2^16 (3)、随机性好 缺点：
(1)、互相关不是完全正交的
由于它们具有不同的特点，所以在实际应用中的作用也不相同。
例如在IS-95中的下行链路中，Walsh码作为区分信道的信道码，而用于区分基站的PN短码就是m序列。在移动台接收的时候，先会通过PN短码相关检测确定基站，同时通过PN短码的定时，之后，才能使用Walsh码相关来选择不同的信道。 问题：
1、为什么用M序列作为短码，而不用Walsh码？
短码除了可以区分不同的基站以外，接收机还可以利用短码的自相关性，进行搜索和定时。而Walsh码由于自相关性较差，不适合用于搜索检测。 2、为什么用Walsh码区分信道，而不用M序列？
第一，Walsh码是完全正交的，而M序列之间不是完全正交的；
第二，由于Walsh码数量较少，可以较少次数的相关就可以区分出不同的信道，如果使用M序列的话，由于相同比特长度的M序列数量比Walsh码要多的多，需要多次的相关才能区别出不同的信道，所以这里不用M序列。