基于SystemView的GSM系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

摘要：SystemView是一個(gè)用于電路與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真的動(dòng)態(tài)分析工具，它實(shí)現(xiàn)了功能的軟件化，避開了復(fù)雜的硬件搭建，在不具備先進(jìn)儀器的條件下同樣也能完成復(fù)雜的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真。利用SystemView軟件設(shè)計(jì)GSM系統(tǒng)電路，通過分析其輸入、輸出波形驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的正確性。
關(guān)鍵詞：GSM；SystemView；電路設(shè)計(jì)；動(dòng)態(tài)分析

0 引言
第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)即GSM通信系統(tǒng)是世界上用戶數(shù)量最大的移動(dòng)通信系統(tǒng)，它擁有較強(qiáng)大的升級(jí)功能和完善的基礎(chǔ)設(shè)施。GSM系統(tǒng)一開始就是從數(shù)字化的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)采用了模塊化結(jié)構(gòu)，若需要提供新業(yè)務(wù)，只要進(jìn)行版本升級(jí)，增加部分必要的模塊，不需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行大的更換，也不用進(jìn)行大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)重新規(guī)劃，具有很大的便利性。但是隨著通信技術(shù)的發(fā)展，通信和信號(hào)處理系統(tǒng)越來越復(fù)雜，各種新技術(shù)的發(fā)展對(duì)通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生了重大的影響。通信系統(tǒng)復(fù)雜性的增加使得分析與設(shè)計(jì)所需的時(shí)間和費(fèi)用也迅速上升，為了節(jié)約人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，就需要前期進(jìn)行系統(tǒng)仿真和調(diào)試。近年來對(duì)GSM通信系統(tǒng)的研究主要集中在GSM無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與優(yōu)化、鏈路干擾分析以及其硬件實(shí)現(xiàn)的研究上，這些因素對(duì)GSM通信系統(tǒng)的性能影響分析非常重要。本課題重點(diǎn)研究了GSM通信系統(tǒng)的電路實(shí)現(xiàn)問題，目的有兩個(gè)：其一是為了表明EDA軟件電路仿真能夠快速實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)；其二是可以基于所建立的系統(tǒng)平臺(tái)，分析系統(tǒng)的性能，并進(jìn)一步研究系統(tǒng)升級(jí)時(shí)的電路規(guī)劃問題。

1 基于SystemView的GSM系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
SystemView是美國(guó)Elanix公司推出的，基于Windows環(huán)境的用于系統(tǒng)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(tǒng)，無需與復(fù)雜的程序語言打交道，不用寫代碼即可完成各種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真。
使用SystemView進(jìn)行系統(tǒng)仿真，一般要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：
(1)建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；
(2)從各種功能庫中選取、拖動(dòng)可視化圖符，按設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖組建系統(tǒng)；
(3)設(shè)置、調(diào)整參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模擬參數(shù)設(shè)置；
(4)設(shè)置觀察窗口，分析模擬數(shù)據(jù)和波形。
1．1 GSM系統(tǒng)發(fā)射機(jī)電路設(shè)計(jì)
GSM系統(tǒng)采用的調(diào)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(diào)制速率為1／T=(1625／6)Kb／s，即近似為270.8 33 Kb／s。GMSK調(diào)制是下述兩者之間的折中選擇：相當(dāng)高的無線頻譜效率(1 b／Hz數(shù)量級(jí))和合理的解調(diào)復(fù)雜性。
GMSK信號(hào)就是通過在FM調(diào)制器前加入高斯低通濾波器(稱為預(yù)調(diào)制濾波器)而產(chǎn)生的，如圖1所示。

利用SystemView軟件設(shè)計(jì)的GMSK調(diào)制電路如圖2所示。

(1)信號(hào)源為270．833 kHz的PN碼發(fā)生器(圖符0)，該頻率為GSM系統(tǒng)信道數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)傳輸速率，該信號(hào)經(jīng)過采樣(圖符30)以后用來模擬一路GSM基帶信號(hào)。
(2)圖符1為高斯低通濾波器。
(3)調(diào)制部分由增益圖符2首先對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行放大，然后送入調(diào)制器圖符3進(jìn)行調(diào)制，圖符4用于模擬插入損耗。然后經(jīng)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(gè)調(diào)制過程。