近年來對GSM通信系統的研究主要集中在GSM無線網絡構建與優化、鏈路干擾分析以及其硬件實現的研究上，這些因素對GSM通信系統的性能影響分析非常重要。本課題重點研究了GSM通信系統的電路實現問題，目的有兩個：其一是為了表明EDA軟件電路仿真能夠快速實現復雜電路的設計;其二是可以基于所建立的系統平臺，分析系統的性能，并進一步研究系統升級時的電路規劃問題。

　　1 基于SystemView的GSM系統電路設計

　　SystemView是美國Elanix公司推出的，基于Windows環境的用于系統仿真分析的可視化軟件工具。它界面友好，使用方便。使用它，用戶可以用圖符(Token)去描述自己的系統，無需與復雜的程序語言打交道，不用寫代碼即可完成各種系統的設計與仿真。

　　使用SystemView進行系統仿真，一般要經過以下幾個步驟：

　　(1)建立系統的數學模型;

　　(2)從各種功能庫中選取、拖動可視化圖符，按設計的系統框圖組建系統;

　　(3)設置、調整參數，實現系統模擬參數設置;

　　(4)設置觀察窗口，分析模擬數據和波形。

　　1.1 GSM系統發射機電路設計

　　GSM系統采用的調制方式為GMSK(高斯濾波最小頻移鍵控)，其歸一化帶寬BbTb=0.3。調制速率為1/T=(1625/6)Kb/s，即近似為270.8 33 Kb/s。GMSK調制是下述兩者之間的折中選擇：相當高的無線頻譜效率(1 b/Hz數量級)和合理的解調復雜性。

　　GMSK信號就是通過在FM調制器前加入高斯低通濾波器(稱為預調制濾波器)而產生的，如圖1所示。

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　　利用SystemView軟件設計的GMSK調制電路如圖2所示。

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　　(1)信號源為270.833 kHz的PN碼發生器(圖符0)，該頻率為GSM系統信道數據的標準傳輸速率，該信號經過采樣(圖符30)以后用來模擬一路GSM基帶信號。

　　(2)圖符1為高斯低通濾波器。

　　(3)調制部分由增益圖符2首先對基帶信號進行放大，然后送入調制器圖符3進行調制，圖符4用于模擬插入損耗。然后經過兩次放大(圖符42和圖符5)和射頻濾波(圖符6)之后完成整個調制過程。

　　1.2 GSM系統接收機電路設計

　　GMSK信號的解調可采用正交相干解調，也可采用鑒相器或差分檢測器。GSM規范也沒有規定必須采用哪一種算法，但對信道譯碼糾錯以后所測的總性能是有要求的。當采用同步解調和相干檢測時，接收端一需要提供一個與發射端調制載波同頻同相的相干載波，這個過程叫做載波提取或載波同步。可采用直接法和插入導頻法實現。直接法一般通過LC振蕩電路實現，如圖3所示。

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　　GMSK的非相干解調主要有一比特延遲差分檢測器和二比特延遲差分檢測器，其原理分別如圖4和圖5所示。兩者數據處理過程相似，以一比特延遲差分檢測器為例說明其工作過程如下：GMSK信號首先經中頻濾波，其輸出信號與延遲和移相后的中頻信號相乘，然后采用低通濾波器濾除和頻信號，對差頻信號進行判決即可得到原始數據。

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　　利用SystemView軟件設計的GMSK解調電路如圖6所示。其中采用的解調方法是相干解調法。

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　　(1)射頻接收部分由圖符13圖符15組成，首先由增益圖符13完成接收信號的射頻放大，然后由固定增益衰減器(圖符14)引入插入損耗后經圖符15進行射頻濾波，完成整個射頻接收部分。

　　圖符17和圖符21之間的圖符為混頻部分，用于完成信號頻譜的向下搬移。然后送入解調器進行解調。其中圖符23為LC諧振電路，用于載波的提取，其對應的電路如圖3所示。

　　1.3 GSM系統性能分析

　　完成了GSM通信系統的發射和接收電路設計之后，要想實現系統性能的分析，還要對信號傳輸的通道信道進行建模和設計。根據移動通信信道帶寬有限、干擾較大以及存在衰落的基本特征，本文采用130 dB的信道衰減因子，然后加入熱噪聲模擬高斯信道的特性，并加入頻帶濾波器模擬帶限特性。利用SystemView軟件設計的信道如圖7所示。

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　　按照圖2，圖6和圖7的電路設計，仿真的結果如圖8所示。其中圖8(a)為GSM系統輸入(脈沖整形后的數字信號源)信號波形;圖8(b)為GSM接收器解調輸出的信號波形。

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　　從仿真結果上看，輸出信號和輸入信號的波形基本上是一致的，可見信號源經過發送端的調制;然后經過有擾衰落信道的傳輸;最后在接收端進行混頻和解調后正確恢復了原來信號源的信息，該GSM系統能夠正常地工作。仿真結果證明了整個設計系統的正確性。

　　2 結論

　　首先從理論上分析了GSM系統的工作原理，在此基礎上，利用SystemView動態分析工具設計了GSM系統的發射機和接收機電路，通過波形分析驗證所設計電路的合理性及功能。本文的虛擬無線電設計方法避開了復雜的硬件搭建，實現功能的軟件化，把現代通信系統的設計與實現途徑從基于硬件的、面向用途的系統設計方法中解放出來，不需編程，只需模塊的連接，設計方便、快捷，極大地減輕了工作量。在設計過程中可以方便地更改參數，以達到通信系統仿真設計的最優化。