基于Walsh码的正交扩频研究

多相正交序列用于扩频通信系统的研究
贾志成;贾素梅;赵泓扬
【期刊名称】《遥测遥控》
【年(卷),期】2006(027)002
【摘要】基于Suehiro提出的一种多相正交序列构造方法,分析此多相正交序列的自相关和互相关特性.提出一种可转换为用于实际系统的多相扩频信号.理论证明该多相扩频信号具有优于原序列的自相关和互相关特性,并给出基于此信号的MC DSSS扩频通信系统模型.对系统进行了仿真,仿真结果表明,采用多相正交序列比采用WALSH码序列误码率性能略优.为多相正交序列在实际系统的应用拓展了道路.【总页数】6页(P14-19)
【作者】贾志成;贾素梅;赵泓扬
【作者单位】河北工业大学信息工程学院电子工程系,天津,300130;河北工业大学信息工程学院电子工程系,天津,300130;河北工业大学信息工程学院电子工程系,天津,300130
【正文语种】中文
【中图分类】V557+.3;TP274+.1
【相关文献】
1.多相正交序列及其相关性研究 [J], 贾志成;张艳;赵晓群;翁建华
2.m序列、Gold序列和正交Gold序列的扩频通信系统仿真研究 [J], 陶崇强;杨全;袁晓
3.基于多相正交序列的扩频通信系统仿真 [J], 贾素梅;郭红俊;张志来
4.基于多相正交序列的扩频通信系统的调制解调方法的研究 [J], 陈雷;郭艳菊;张燕;贾志成
5.用于正交发生器RC多相网络特性研究 [J], 胡一明;余国文;张元发
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改进密度峰聚类的walsh码软扩频盲解扩张丹娜; 杨晓静【期刊名称】《《信号处理》》【年(卷),期】2019(035)007【总页数】7页(P1217-1223)【关键词】walsh码; 软扩频; 盲解扩; 改进的密度峰聚类【作者】张丹娜; 杨晓静【作者单位】国防科技大学电子对抗学院安徽合肥230037【正文语种】中文【中图分类】TN911.71 引言扩频通信因为其隐蔽性强,保密性高,抗干扰能力强等优点,在军事和商业通信中被广泛应用。

软扩频技术,也称多序列扩频技术,它将直接序列扩频技术和编码技术相结合,克服了传统的直接序列扩频技术存在的带宽较宽,信息传输效率低等问题,并且具有一定的编码增益。

现今,walsh码软扩频技术的应用越来越广泛,比如外军MarkⅦ Mode 5采用(16,4)的walsh软扩频编码技术,欧洲国家战地网使用的战术数字通信也提出使用(256,8)和(32,7)的正交矩阵编码扩频系统。

另外,WCDMA应用(64,6)walsh码软扩频编码技术等[1]。

由于walsh码软扩频信号应用比较广泛,因此,论文主要研究walsh码软扩频信号。

针对扩频信号的盲解扩问题,当前已经有了一定的研究成果。

文献[2]提出利用特征值分解法对直接序列扩频信号盲解扩。

文献[3]采用奇异值分解法实现直接序列扩频信号盲解扩。

文献[4]采用神经网络法实现直接序列扩频信号盲解扩。

文献[5]利用压缩投影近似子空间跟踪法对直扩信号盲解扩。

但上述算法多是针对传统直接序列扩频信号的,对于软扩频信号效果并不好。

目前,软扩频信号盲解扩的方法不多,文献[6]首次应用聚类算法实现软扩频信号盲解扩,该算法可以估计延时时间和伪码序列规模数,但是对信噪比要求较高,计算量较大。

文献[8]采用k-means聚类算法实现软扩频盲解扩,时间复杂度较低。

但该算法的初始中心随机选择,聚类结果容易受到异常点和噪声影响。

文献[9]采用改进k-means聚类算法实现软扩频盲解扩。

一种正交多载波编码扩谱系统及其性能分析许斌;郝建华【摘要】扩频通信系统中,扩谱增益的提高与数据速率的提高存在一定的矛盾.通过分析复合编码扩频与正交多载波的原理,提出了一种正交编码扩频系统,详细介绍了该系统的构成.在此基础上,对系统性能进行了分析与仿真.结果表明,在带宽少量增加的基础上能够显著地提高系统的数据传输效率.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2009(049)003【总页数】4页(P1-4)【关键词】扩频通信;多载波扩谱;正交频分复用;复合编码【作者】许斌;郝建华【作者单位】装备指挥技术学院光电装备系,北京,101416;装备指挥技术学院光电装备系,北京,101416【正文语种】中文【中图分类】TN914.42扩频通信是将待传送的信息数据用伪随机码（PN码）调制，实现频谱扩展后再传输，接收端则采用同样的编码进行解调和相关处理，恢复原始信息数据[1]。

经典的直接序列扩谱系统是将数据直接与伪码进行扩频处理，它的构成原理简单，比较容易实现。

复合编码扩频或称为多进制扩频是通过复合编码，是将PN码的优良的相关特性和正交码（WALSH码）[2]的良好的正交性结合起来，共同构成的扩谱系统。

它在一定程度上克服了直接序列扩谱系统对于带宽的过高要求，使系统既能拥有扩谱的高增益特性，又能在有限的带宽内进行高速数据的传输。

采用复合编码扩频方式构成的系统在21 dB扩频增益下，其数据传输速率往往可以达到512～2 048 kbit/s。

但是随着对于图传特性需求的逐步提高，要求传输更高的几兆甚至几十兆速率的高清图像，一般的复合编码扩频系统就不能满足需求。

寻找一种既具有一定的扩频增益，又能够在有限的带宽条件下进行高速数据图像信息的系统就很重要了。

本文将复合编码扩频与正交多载波的概念进行结合，构建了一种正交编码扩频系统，在带宽有限增加的基础上能够显著地提高系统的数据传输效率，在高速抗干扰图像传输领域进行了有益的探讨。

基于Walsh序列扩频的图像信息隐藏
邵菲;花俊
【期刊名称】《国外电子测量技术》
【年(卷),期】2009()8
【摘要】为了提高在高噪声条件下信息隐藏的可靠性,提出了一种将Walsh序列用于信息隐藏的嵌入算法,利用5-32Walsh序列的特性,以多位二进制信息为单位对嵌入二值图像进行扩频调制,然后将调制信号替换载体图像离散余弦变换域的低频系数。

Walsh序列的应用使算法可以采用较长的扩频序列,从而提高了鲁棒性。

实验表明,该算法在低信噪比的信道条件,具有较强的优势。

【总页数】4页(P32-34)
【关键词】信息隐藏;Walsh序列;扩频
【作者】邵菲;花俊
【作者单位】装备指挥技术学院士官系;卫星海上测控部技术部
【正文语种】中文
【中图分类】TN911
【相关文献】
1.基于双m序列的图像信息隐藏算法 [J], 段佳勇;郭昉;景灏
2.基于多M序列与数字图像的信息隐藏研究 [J], 刘志军
3.基于Arnold变换和混沌序列映射的数字图像信息隐藏技术 [J], 杨林娟
4.基于Arnold变换和混沌序列映射的图像信息隐藏 [J], 王婷
5.基于混沌序列的LSB技术在图像信息隐藏中应用 [J], 蔡正保
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一种基于沃尔什(Walsh)编码的配电网电力线扩频通信方案吴博【摘要】随着全国电力联网的进度加快,其调度体系急需完善,配电网自动化的通信问题成为一个难点.主要研究10 kV配电网的自动化通信问题,针对通信条件薄弱地区的配电自动化工程,提出一种依靠电力线作为通信信道的通信解决方案.在研究电力线信道特性的基础上,选用性能良好的扩频码,设计了一种新的通信方案.软件仿真结果显示,该方案可在强噪声信道下进行可靠通信,满足当前配电网自动化工程实际的需要.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2009(032)023【总页数】3页(P74-76)【关键词】沃尔什;编码;配电网;电力线;扩频通信【作者】吴博【作者单位】西北电力设计院,陕西,西安,710075【正文语种】中文【中图分类】TP2740 引言随着我国三峡工程的建成和“西电东送”项目的实施,城乡电网改造工程不断深化，全国电力联网势在必行。

各级电网调度加紧建设，五级电网调度体制(国调—网调—省调—地调—县调)已经显出雏形。

随着调度体系的日臻完善和自动化程度的不断提高，电力系统对通信的要求越来越高。

由于电力系统设备数量多，对通信要求不统一，从目前成熟的技术水平来看，没有一种通信方式能够单独满足要求。

因此，电力系统通信往往综合多种通信方式，几乎涵盖了现在所有的通信方式。

但就我国现有状况而言，电力系统有其专用的杆塔、沟道资源，从设备的重要性、经济性等各方面考虑，35 kV以上设备自动化通信的形成，以光纤为主干线，辅以其他局域通信方式(如RS 485，RS 232C，现场总线等)将成为主流。

而35 kV以下配电自动化系统的通信(县调部分)则成为一个难点。

尤其是在10 kV配电网自动化通信方面寻找一种廉价、可靠、易操作、易维护的信息传送方案尤为迫切，使用电力线通信(Power Line Comunication)已成为首选。

1 电力线信道模型电力线信息传输的模型如图1所示。

课程实验报告课程3G移动通信实验实验名称Walsh码及CDMA系统直接序列扩频仿真学院通信工程专业通信工程班级13083414 学号13081403 学生姓名李倩【实验目的】⏹加深对CDMA扩频系统的理解；⏹能够使用Matlab语言完成简化的CDMA直接序列扩频系统仿真和分析；【实验内容】⏹使用Matlab语言完成扩频系统仿真；⏹分析误比特率；【实验设备】⏹一台PC 机【实验步骤】1产生Walsh 64序列，观察其自相关和互相关特性2生成二进制信息码的波形图；3用扩频码1对信息码进行扩频得到s，并生成扩频后信号s的波形图；4分别用扩频码1和扩频码2对s进行解扩，画出解扩后波形图；仿真中，扩频码可以选用Walsh64码中的序列。

【实验报告】按照要求完成实验报告。

实验报告中要求画出实验步骤中的波形图，并对实验结果进行总结。

【实验原理】直接序列扩频系统采用高码速率的直接序列（Direct Sequence，DS），伪随机码在发端进行扩频，在收端用相同的码序列去进行解扩，然后将展宽的扩频信号还原成原始信息。

直接序列扩频系统的发射机和接收机框图如图1所示。

一、仿真程序及说明Walsh 64序列代码clear;N=64;T=62a=cell(64,64);a=hadamard(64);a1=a(:,37);a2=a(:,20);figureRaa=zeros(1,T+1);for i=0:TRaa(i+1)=0;for j=1:N;k=i+j;while(k>N)k=k-N;endRaa(i+1)=Raa(i+1)+a1(j)*a1(k);endRaa(i+1)=Raa(i+1)/N;endsubplot(3,1,1)stem(0:T,Raa);title('a1自相关函数');%************************Rbb=zeros(1,T+1);for i=0:TRbb(i+1)=0;for j=1:N;k=i+j; while(k>N)k=k-N;endRbb(i+1)=Rbb(i+1)+a2(j)*a2(k);endRbb(i+1)=Rbb(i+1)/N;endsubplot(3,1,2)stem(0:T,Rbb);title('a2自相关函数');%********************************** Rab=zeros(1,T+1);for i=0:TRab(i+1)=0;for j=1:N;k=i+j;while(k>N)k=k-N;endRab(i+1)=Rab(i+1)+a1(j)*a2(k);endRab(i+1)=Rab(i+1)/N;endsubplot(3,1,3)stem(0:T,Rab);title('a1,a2互相关函数');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。

目录一、背景 (4)二、基本要求 (4)三、设计概述 (4)四、Matlab设计流程图 (5)五、Matlab程序及仿真结果图 (6)1、生成m序列及m序列性质 (6)2、生成50位随机待发送二进制比特序列，并进行扩频编码 (7)3、对扩频前后信号进行BPSK调制，观察其时域波形 (9)4、计算并观察扩频前后BPSK调制信号的频谱 (10)5、仿真经awgn信道传输后，扩频前后信号时域及频域的变化 (11)6、对比经信道前后两种信号的频谱变化 (12)7、接收机与本地恢复载波相乘，观察仿真时域波形 (14)8、与恢复载波相乘后，观察其频谱变化 (15)9、仿真观察信号经凯萨尔窗低通滤波后的频谱 (16)10、观察经过低通滤波器后无扩频与扩频系统的时域波形 (17)11、对扩频系统进行解扩，观察其时域频域 (18)12、比较扩频系统解扩前后信号带宽 (19)13、比较解扩前后信号功率谱密度 (20)14、对解扩信号进行采样、判决 (21)15、在信道中加入2040~2050Hz窄带强干扰并乘以恢复载波 (24)16、对加窄带干扰的信号进行低通滤波并解扩 (25)17、比较解扩后信号与窄带强干扰的功率谱 (27)六、误码率simulink仿真 (28)1、直接扩频系统信道模型 (28)2、加窄带干扰的直扩系统建模 (29)3、用示波器观察发送码字及解扩后码字 (30)4、直接扩频系统与无扩频系统的误码率比较 (31)5、不同扩频序列长度下的误码率比较 (32)6、扩频序列长度N=7时，不同强度窄带干扰下的误码率比较 (33)七、利用Walsh码实现码分多址技术 (34)1、产生改善的walsh码 (35)2、产生两路不同的信息序列 (36)3、用两个沃尔什码分别调制两路信号 (38)4、两路信号相加，并进行BPSK调制 (39)5、观察调制信号频谱，并经awgn信道加高斯白噪和窄带强干扰 (40)6、接收机信号乘以恢复载波，观察时域和频域 (42)7、信号经凯萨尔窗低通滤波器 (43)8、对滤波后信号分别用m1和m2进行解扩 (44)9、对两路信号分别采样，判决 (45)八、产生随机序列Gold码和正交Gold码 (47)1、产生Gold码并仿真其自相关函数 (48)2、产生正交Gold码并仿真其互相关函数 (50)九、实验心得体会 (51)直接序列扩频系统仿真一、背景直接序列扩频通信系统(DSSS)是目前应用最为广泛的系统。

实验三、WALSH 序列产生及特性分析实验一、实验目的1、了解WALSH 序列的性质和特点。

2、熟悉WALSH 序列的产生方法。

二、实验内容1、熟悉WALSH 序列的产生方法；2、测试WALSH 序列的波形；三、实验原理1.Walsh 序列的基本概念Walsh 序列是正交的扩频序列，是根据Walsh 函数集而产生。

Walsh 函数的取值为+1或者-1。

Walsh 函数集的特点是正交和归一化，正交是同阶不同的Walsh 函数相乘，在指定的区间积分，其结果为0；归一化是两个相同的Walsh 函数相乘，在指定的区间上积分，其平均值为1。

Walsh 函数的自相关特性并不理想，但是互相关特性很好，为了改善自相关特性，实际系统中，序列经Walsh 函数调制后，再自相关特性好的PN 序列进行扩频。

由于Walsh 函数之间额正交性，可以使用不同的Walsh 序列对不同的信道进行调制，在接收端再用相同的Walsh 序列提取信号，从而接收到所发送的信息。

用这种方法，我们可以使多个信道在同一频率上发送而不会互相干扰，这也正是码分多址得以实现的基础。

2.Walsh 序列的产生生成Walsh 序列有很多种方法，通常是通过哈达玛矩阵来产生Walsh 序列。

四、W ALSH 序列产生框图五、实验步骤1、观测现有的WALSH 序列波形。

打开移动实验箱电源，等待实验箱初始化完成。

先按下“菜单”键，再按下数字键“1”，选择“一、伪随机序列”再按下数字键“3”选择“3WALSH 序列的产生”，则产生四个级数为16的WALSH 序列。

2、在测试点TP201测试输出的时钟，在测试点TP202、TP203、TP204、TP205测试16位的WALSH 序列。

DSP CPLD电平转换与 隔离时钟 Walsh 序列 Walsh 序列 Walsh 序列 Walsh 序列TP201 TP202TP203 TP204TP205六、实验总结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。

专利名称：正交频分复用系统基于Walsh变换的抗信道噪声均衡方法
专利类型：发明专利
发明人：葛启宏,陆建华,梅顺良
申请号：CN03104767.X
申请日：20030228
公开号：CN1433168A
公开日：
20030730
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：正交频分复用(OFDM)系统基于Walsh变换的抗信道噪声均衡方法属于正交频分复用通信技术领域。

该方法在接收有效负载与导频序列后，首先用最小平方估计算法对导频的信道传输函数进行估计，然后进行导频信道传输函数的Walsh变换，在Walsh变换域滤波后，进行Walsh反变换，之后传输函数插值得到全信道传输函数，最后利用全信道频域传输函数进行均衡，得到传输符号序列。

本发明降低了系统的误比特率，提高了系统性能。

申请人：清华大学
地址：100084 北京市北京100084-82信箱
国籍：CN
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