实验八GOLD码特性实验
一、实验目的
1、掌握GOLD码的编解码原理。
2、掌握GOLD码的软件仿真方法。
3、掌握GOLD码的硬件仿真方法。
4、掌握GOLD码的硬件设计方法。
二、预习要求
1、掌握GOLD码的编解码原理和方法。
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、GOLD序列简介
GOLD序列是由m序列的“优选对”构成的。
所谓优选对是指m序列中互相关值为[－1，－t(n),t(n)-2]的一对序列。
其中
下表为部分m序列的部分优选对
表1 部分m序列的部分优选对
n基序序列配对序列
31315
54575，67，76
6103147，133
7211217，235，277，203，301
910211131，1461，1423，1167，1333，1365，1533 1020112415，2157，3515，3471
1140054445，4215，6015，4143，4053，7335，5747，
5575，4161
上表中的m序列采用8进制（可参见PN码实验）。
2、GOLD序列由m序列中的优选对{xi}和{yi}本身加上它们的相对移位模二相加构成的2n－1个序列组成，序列总数为2n＋1。
任一队序列之间的互相关函数都是三值的，即
即，GOLD序列的最大互相关值为
下表为GOLD序列的t(n)值及其与自相关峰值Rs（0）的比值，同时给出GOLD序列族中的序列数。
表为部分GOLD序列的t(n)值、Rs（0）、序列数表
级数n356791011
序列长7316312751110232047
序列数9336512951310252049
t(n)591717336565
t(n)/Rs(0)0.710.290.270.130.060.060.03
四、GOLD的产生及特性分析
1、建立GOLD的仿真文件(GOLD.MDL)
GOLD1…GOLD7的Sample Time均设置为SampleTime；Preferred polynomial（1）设置为[1 0 1 1]；Initial states（1）设置为[0 0 1]; Preferred polynomial（2）设置为[1 1 0 1]；Initial states（2）设置为[0 0
1]。
GOLD1…GOLD7的Sequence index分别设置为0到6。
2、建立主程序文件
SampleTime=1/8;
Index=0;
sim('goldsim');
len=length(gold1);
N=7;
N_sample=64;
gt=ones(1,N_sample); %每码元对应的载波信号
gold1=gold1' %输出GOLD码1
goldtemp1=sigexpand(gold1,N_sample); %码元扩展
goldx1=conv(goldtemp1,gt); %码元成形
gold2=gold2' %输出GOLD码2
goldtemp2=sigexpand(gold2,N_sample); %码元扩展
goldx2=conv(goldtemp2,gt); %码元成形
gold3=gold3' %输出GOLD码3
goldtemp3=sigexpand(gold3,N_sample); %码元扩展goldx3=conv(goldtemp3,gt); %码元成形
gold4=gold4' %输出GOLD码4 goldtemp4=sigexpand(gold4,N_sample); %码元扩展goldx4=conv(goldtemp4,gt); %码元成形
gold5=gold5' %输出GOLD码5 goldtemp5=sigexpand(gold5,N_sample); %码元扩展goldx5=conv(goldtemp5,gt); %码元成形
gold6=gold6' %输出GOLD码6 goldtemp6=sigexpand(gold6,N_sample); %码元扩展goldx6=conv(goldtemp6,gt); %码元成形
gold7=gold7' %输出GOLD码7 goldtemp7=sigexpand(gold7,N_sample); %码元扩展goldx7=conv(goldtemp7,gt); %码元成形sgold1=conv(1-2*gold1,1-2*gold1(N:-1:1))/N;
sgold2=conv(1-2*gold2,1-2*gold2(N:-1:1))/N;
dgold=conv(1-2*gold1,1-2*gold2(N:-1:1))/N;
t=0:1/N_sample:len-1/N_sample;
figure(1)
subplot(5,2,1);
plot(t,goldx1(1:length(t)));
axis([0 61 -0.5 1.5]);
title('GOLD1波形');
……
subplot(5,2,10);
stem(1:61,dgold(15:75));
axis([0 61 -1.5 1.5]);
title('GOLD1和GOLD2互相关波形');
3、仿真输出结果
五、GOLD码输出的硬件设计
1、设计思想
下图是用并联方式产生Gold序列的一个特例，其中用了两个n=3的m 序列产生器，反馈系数分别为13和15，转换成二进制数值并与移位寄存器的级数相对应，得
C3 C2 C1 C0
13 1 0 1 1
15 1 1 0 1
由此可以决定两个m序列产生器的反馈连接如下图所示。
为了得到m序列1和m序列2的相对位移，我们用一个状态置位器实现。
图 产生Gold 序列的并联结构
2、GOLD
的生成设计
其中G_clk 为全局时钟；En 为使能信号，“1“置位，”0“工作。
Goldout1…Goldout7输出gold
码。
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
J205的输出波形00000
PN1301000PN15
00010GOLD1
01010GOLD2
10010GOLD3
11010GOLD4
00011GOLD5
01011GOLD6
10011GOLD7
00100WALSH0
01100WALSH1
10100WALSH2
11100WALSH3
00101WALSH4
01101WALSH5
10101WALSH6
11101WALSH7
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对生成多项式为13和15的GOLD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WCDMA系统中使用的GOLD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中分别对生成多项式为13和15的GOLD码进行仿真，分析GOLD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gold序列；
5、SW201-5, SW201-4,SW201-3, SW201-2, SW201-1分别设置为00010，01010，10010，11010，00011，01011，10011测量并记录TP205的gold码输出；
6、观察、记录输出gold序列的波形，观察并记录这组gold序列的均衡性和相关特性。
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WCDMA系统中使用的GOLD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。