参考gsm系统仿真

摘 要GSM网络系统是全球应用最广泛的通信标准，设计的频率围绕900MHz展开，属于TDMA（时分多址）数字蜂窝网的一种。GSM的出现成功奠定了第二代通信技术，并最终成为全球化的用户最多的移动通信系统，由于GSM的普遍性和和开放性，很快普及到了世界各地。为了能使GSM有更好的信号和通话质量，这就得对GSM各个模块和部件进行研究，增加必要的设计，以使其具有更好的便利性。因此，对GSM通信系统仿真设计十分必要，System View系统软件可以解决这个问题，它具有操作简单、功能强大的图形化分析能力。本课题研究了GSM系统信号传输的基本原理，设计了信号从发射端到接收端的整个仿真过程，模拟了信号传输过程中存在的外界干扰，学习到了把信号调制后传输可以增加抗干扰能力。为了能更好的得到与实际的GSM通信想一致的系统设计，整个过程可以划分成模块化设计。调制信号在信道传输、射频接收和混频之后的实现，通过对仿真结果的分析，实现的GSM的优化。关键词 GSM网络，System View仿真，系统仿真ABSTRACTGSM network communication standard is the most widely used in the world. Its design frequency launched around 900MHz, and it is a type of TDMA(time division multiple access) cellular network. The emergence of GSM successfully established the second generation of communication technology, and it eventually became a mobile communication system which holds the largest number of users. Owing to the universality and openness of GSM, it quickly spreads to the rest of the world. In order to obtain better signal and connection quality, we conducted researches on each module and unit of GSM. Through adding necessary design, the GSM became more convenient. Therefore, for the design of GSM communication system simulation, System View software can resolve this problem. It processes imaging analysis capabilities with simple operation and powerful function.This research focuses on the whole process of simulation GSM system from the transmitting terminal to the receiving terminal. There exists external interference in the process of signal transmission, transmitting the signal after modulation can enhance its anti-interference ability. In order to obtain system design in accordance with actual GSM communication, the whole process can be divided into modular design. Modulated signal can be obtained after channel transmission, RF receiving and mixing to optimize GSM through the analysis of simulation results.KEY WORDS：GSM network,System View ,System simulation I目 录前 言1第1章 绪论21.1课题背景21.2国内外研究现状21.3论文研究的目的和意义3第2章 GSM系统简介 42.1 GSM系统简介42.2 GSM的发展史42.3 GSM网络结构52.4 GSM的无线接口52.5 GSM系统的网络安全6第3章 基于 System view软件的GSM仿真 73.1 System view软件的简介73.2 System view软件的使用73.3 GSM系统原理设计83.4 GSM的仿真模块设计9第4章 系统仿真与调试 184.1仿真调试184.2测试分析194.3仿真过程的问题22结 论23致 谢24参考文献25附录1：英文原文26附录2：中文译文33I前 言GSM移动通信技术作为拥有全球最多用户的平台，GSM的出现改变了通信的历史，让人们从最初的模拟通信时代进入到了全新的数字化时代，这是整个通信技术领域的重大进步。GSM更是实现了全球化的通信，世界各地的用户可以通过移动设备在网络覆盖区域实现信息互通。作为2G时代重要的产物，GSM也随着社会的进步不断完善，至今仍是现代通信技术中不可或缺的一部分。在3G、4G不断到来的当代，GSM也面临着各种各样的挑战。因此，对GSM的深入研究已经势在必行，为了能和当今通信技术接轨，只有通过不断完善自身性能、服务、优化网络结构等方能得到用户的青睐。在当今现代化通信领域中，用户对通信服务的质量要求越来越高，精准的传递信息必须得到保障，必要的设计和优化变得越来越重要。随着电子技术的发展，越来越多的国内外的学者对这方面的技术进行广泛的研究。本文在前人研究的基础上，通过与GSM信号传输发生原理的分析，决定使用System View系统的软件平台，对GSM通信过程的基本原理仿真。它充分利用软件的人性化设计，不用设计繁琐的程序，只需要设计出合理的电路，调整好各个元器件的参数，结合实际情况，就能很好的仿真出我们想要的结果。 第1章 绪论1.1课题背景GSM在上个世纪80年代被最早提出，针对当时西方各国采用不同频段的模拟蜂窝网络，无法相互提供服务的问题，西方各国的通信服务商及时提出并设定了统一的电信业务标准，确保各个国家能相互提供电信业务，达到漫游的目的，GSM得以应运而生1。为此，还成立了专门的通信服务组织，讨论整个网络标准的执行过程。多个国家之间进行讨论，商讨制定的标准能满足不同国家的需求，过程中遇到的主要问题是选择模拟网络通信还是数字网络通信，经过大量的测试和实验，决定采用性能更好的数字网络，最终确定了GSM实施标准2。在GSM通信服务标准诞生之前，电信业务还停滞在模拟通信阶段，而GSM服务标准的制定，直接完成了电信业务由模拟通信到数字通信的升级3。由于GSM规定的合理性，被各个国家采纳，不同国家的通信服务商可以灵活的应用这个标准实现互相通信。这次讨论的结果意义重大，让越来越多的用户能在不同的国家之间进行通信，不用再频繁的切换移动台和更换网络服务商，这对用户来说确实是件激动人心的事4。GSM沿用的是覆盖面比较广的蜂窝结构，由欧洲各国提出并遍布整个欧洲。GSM的成功也吸引了众多的南美洲国家和亚洲国家的加入，目前拥有全球最多的移动设备用户，庞大的用户群体成就了GSM的辉煌。被大部分的用户认可说明了GSM的优越性，这也是仿真GSM系统意义所在。1.2国内外研究现状GSM网络系统拥有相对成熟而完善的技术，被我国成功引入并逐步推广。我国有众多的移动设备用户，这对GSM网络系统也是不小的考验，但其稳定的信号和可靠的通话质量证明GSM网络系统完全能够胜任。我国采用的GSM网络系统主要采用两种标准，GSM900和DCS1800，两种标准采用了不同的频率，给网络服务商提供更大的空间，目前我国仍有大部分的用户使用GSM网络5。国外对GSM的研究也处于一个相对平稳的阶段，主要针对GSM实际过程中出现的问题进行优化和升级。为了让用户能够更平稳地由2G过渡到3G，我们现在还需要充分重视两代之间的过渡技术以及协调发展问题，比如完善GPRS、EDGE等2G的升级技术和准3G技术，处理好两代网络之间的话音、数据业务的无缝切换问题等。1.3论文研究的目的和意义 GSM数字通信系统被称为第二代移动通信，为迄今为止世界上最多的移动设备用户提供服务，GSM通信系统提供的通信服务质量关系到全球用户的通信体验，这就有必要的对GSM进行更全面的了解。GSM通信系统采用数字化的模块结构，为了让GSM通信系统提供更多的便利，更好的适应现代移动通信的发展，从用户的体验出发，需要深入的了解GSM通信系统原理，优化GSM系统的网络结构，综合考虑经济成本与通信质量。为了达到优化和改善GSM通信系统的目的，这就需要对GSM系统进行必要的设计和仿真。现在对GSM通信系统的研究重点关于无线网络传输、传输过程出现的信号干扰和硬件的实现上，这直接关系到GSM通信系统的性能。而本课题研究的中心是完成GSM通信系统在System view软件上的仿真，原因是为了让大家明白在System view软件上可以快速简便的完成复杂的通信系统，还有就是达到进一步优化和改善GSM通信系统的目的。本文介绍了以System View软件为基础的GSM系统的设计。文章内容分为三部分，第一部分（第一章）介绍了GSM的背景、国内现状。第二部分（第二章）着重介绍了GSM的网络结构，使读者对GSM基本知识有一定的了解。第三部分(第三章)从设计的角度来看，通过对信源、信道、调制与解调、发射与接收模块设计思路的介绍，基于视图软件System View软件的整个系统的设计过程，包括系统定时，系统搭建与调试，并对仿真图与仿真波形进行简单介绍与分析。 第2章 GSM系统简介2.1 GSM系统简介 GSM系统是最早用来统一欧洲频率而提出的一种的移动服务标准，即全球移动通信系统（全球通）而被人们所熟知。GSM的存在使全球之间的通信变得平常，因此成为世界上普及程度最高的通信标准，GSM系统采用的是一种蜂窝网结构，它让通信服务完成了从模拟通信到数字化通信的过渡，属于第二代移动通信技术（2G）。由于GSM采用的数字化技术，因此具有更先进的技术和更可靠的通话质量。GSM拥有开放的可继续开发的标准，这样的标准具有更方便的操作性，允许网络服务商可以放心的提供必备的漫游服务理，所当然的成为全球广泛的通信标准，用户可以在签有漫游协议的基站之间轻松漫游，并拥有可靠的通话质量，全球化的移动通信就这样顺利的建立了。2.2 GSM的发展史GSM概念的首次提出是在1982，关于制定900MHz的通信服务标准，用于解决欧洲各国之间采用的不同模拟蜂窝网系统之间的兼容性问题，从而解决漫游服务问题。GSM对各个细节做出了详细规范，包含了业务标准、网络结构、数据接口等，共包括了12项标准。GSM由模拟蜂窝网的基础上发展而来，完成了从模拟通信向数字化蜂窝通信的转变，被称为第二代移动通信技术(2G)。目前的通信正由80年代的模拟通信服务转变进入商用CDMA，模拟通信服务作为第一代通信，GSM则称为第二代通信(2G),商用CDMA称为第三代移动通信技术（3G）。2.3 GSM网络结构 GSM蜂窝系统的结构并不复杂，由结构划分包括了网络子系统、移动台、基站子系统，各个系统各司其职传输信号，应用这些系统可以完成网络之间互连，数据可以无障碍传输。移动台即用户所持有的通信设备，移动台可以通过自身携带的无线端口与GSM网络连接，这样移动台就具有了接收无线传输信号的能力。移动台还能对用户识别，用户插上SIM卡后，GSM网络就能对用户识别，这样能更好的完成用户的通信服务。基站子系统分别包括了基站收发信机部分和基站控制器部分，是GSM网络中不可缺少的部分。基站子系统与移动台的无线接口相连后，进行用户之间的信息资源就可以通过无线网络接收和发送消息。基站子系统通过基站控制器与移动交换中心的码变换器及相应设备可以完成不同速率的传输，这样大大提高了通信效率。网络子系统管理着GSM网络系统中的用户之间的通信，主要包括交换、安全管理等。网络子系统确保了通信过程中的通信质量、通信安全等因素，让用户更放心的通信。网络子系统用于数据存储和数据交换，存储的数据记录了用户移动位置变换，安全性管理的过程也会存储数据。网络子系统与基站子系统数据之间的交换则需要借助专门的信令协议和信令网络进行通信，为此设定了专业的7号信令协议和网络6。2.4 GSM的无线接口GSM系统的接口是开放性的接口，它的无线接口被称作空中接口，作为无线通信的主要接口。访问GSM系统无线接口分为时分多址TDMA和频分多址FDMA接入两种，由于GSM蜂窝网络的特点，移动台的接收频率可以在多个无线频率上。我国的GSM系统一般采用900MHz频段，900MHz工作频段： 上行频段： 890915（MS发，BTS收） 下行频段： 935960（BTS发，MS收）带宽：25MHz; 双工间隔：45MHz；双工信道数：124GSM网络系统采用的是TDMA（时分多址）方式，信道采用的是全速率传输，但为了扩大系统容量会选择降低传输速率，这必然影响到通信过程中的通话质量，因此GSM网络在传输信号的过程中必须得多方面考虑。这必然影响到通信过程中的通话质量，因此GSM网络在传输信号的过程中必须得多方面考虑7。2.5 GSM系统的网络安全由于GSM系统采用的接入方式为空中接口，因此很大程度上影响了用户之间的通信安全。GSM系统为了解决这方面的问题，采用了鉴权和加密的安全措施。采用鉴权的目的是为了确保通信的移动设备设备的合法性每个移动设备都有唯一的设备识别码，这样的方式确保了GSM网络中使用的设备不是非法设备。而加密则更好的为用户服务，防止第三方的窃听能保护好用户的隐私，为了防止第三方的窃听，每个无线传输的链路上都有用户识别码，由于用户识别码的唯一性，确保了用户通信过程中的安全。 第3章 基于 System view软件的GSM仿真3.1 System view软件的简介System view软件是一款现代化科学系统设计与仿真的可视化软件工具。使用这款软件可以去更简单的分析系统，无需编写程序和代码即可完成看似复杂的通信系统设计。System view软件能够完成通信领域的多种设计与仿真要求，结合实际通信应用中遇到的各种各样的问题，设计出合理电路框图。总的来说，System view软件可以构造复杂的通信系统，完成多种滤波器的设计与仿真8。随着现代通信的不断进步，这就需要对不同的通信系统进行分析与优化，为了我们能更好的的理解和处理系统中的各种问题，System view软件强大的设计功能和图形分析能力可以将复杂的系统十分方便的模拟和仿真出来。3.2 System view软件的使用在System view软件在使用之前需要有完整的系统模型和原理电路图，然后根据设计好的系统模型转换成System view软件能完成的电路模型，并在System view软件的设计窗口完成对系统的仿真，最后根据仿真出的结果进行分析。使用System view软件之前必须有正确合理的系统原理图，这是实现仿真必备的依据，我们可以根据系统原理简便的得到原理图。完成系统原理图之后，这就将原理图转化成为System view软件能够完成的模型。在图符库中选择合适的图符，根据系统的原理确定所需要的图符，完成图符的连接之后系统的模型就初步完成了。进行系统仿真前我们必需对时间进行设置，时间的正确设置是仿真的必备条件。单击时间按钮后，我们可以在窗口输入需要的采样频率和采样点数，完成时间设置。根据设计好的图符，双击图符定义参数。每个图符的参数设置大致一致，选中需要的图符之后点击“Parameter”或者双击图符可以看到参数设置框，完成参数设置后，图符设置就算成功完成了。完成图符参数设置后，需要把各个图符调整到合适的位置，然后连接各个图符 。连接图符可以利用工具栏上的图符连接按钮，这样会相对比较麻烦。我们可以在图符连接时选择简便一些的方法，将鼠标移动到需要连接的图符上，悬停后会出现向上的箭头。按住鼠标就可以将它与下一个图符相连接。另外按住“Ctrl”键也可以将需要的两个图符连接。连接好图符之后就可以得到初步的仿真模型了。 完成仿真模型之后，需要将文件保存。将文件保存到合适的位置，以便查阅和修改。在创建的系统模型完成之后，就需要对其仿真了。在点击运行按钮后，就开始对模型执行仿真了，待仿真进度条完成之后，点击图像分析按钮就可以进入到分析窗口。通过分析窗口中的信号的波形的认真分析，可以得到的仿真结果。System view软件是一款适用于现代科学的仿真软件平台，对通信系统方面的系统设计和仿真有很好的对接。System view软件能完成信号处理和滤波器设计等过程，能解决信号传输过程中的调制、滤波、降噪、混频各种复杂问题。System view软件具有很好的可操作性，不用编写复杂的代码和文件，在设计窗口中只需要选择好图符和参数，通过简单的图符连接，就可以很快的设计出系统模型，运行系统然后在分析窗口观测结果，通过仿真结果进行各种必要的专业分析9。3.3 GSM系统原理设计在本系统中，需要模拟完整的GSM通信过程。为了完成仿真，创建一个稳定可靠的基带信号源，增益的信号经过调制后传入到信道中传输。信道传输的过程中会有所损耗，必须要通过滤波器进行滤波，滤波后的信号将通过射频接收。接收到的信号与其他频率信号的进行混频，将得到的混频信号解调，解调后进行滤波、抽样得到输出信号，由此完成GSM的仿真过程。主程序流程图如图4-1所示。采样滤波输出信号解调射频接收脉冲热噪声滤波混频信道传输信号源放大器放大器大器FM调制图3-1 主程序流程图3.4 GSM的仿真模块设计3.4.1 GSM信号源模块GSM系统传递的是转化成电信号的语音信号，传输的信号经过13bit量化再进行编码。信号采用的是PN编码发生器，对于频率的选择采用GSM的数据的标准传输速率270.833Khz，这个频率正好是射频接收频率的四倍，这样做的目的是提高信道传输效率。将信号取合理的采样系数，采样后的信号并由此成为信号源发生器。信道编码速率13kbps=260bit/20ms 空口数据速率22.8kbps=456bit/20ms 时隙传输比特率33.8kbps=每时隙bit数/时隙时长=156.25/（120/26） 其中每时隙bit数= burst中的bit数=3+57+1+26+1+57+3+8.25=156.25 时隙等效时长= TDMA帧时长=120/26 信道总速率全部时隙速率总和=33.8kbps8=270.833KHz10。图3-2 信号源模块表3-1 信号源模块图符参数图符编号库/图符名称参数0Source:PN SeqAmp=1v,Offset=0v,Rate=270.833e+3Hz,Levels=2,Phase=0deg27Operator: DecimatorDecimate By 2563.4.2 GSM的调制模块移动通信的在信道传输中要面临多个问题信号在信道传输过程中会面临外界或多或少的干扰，以及系统突发的误码错误和随机性错误。GSM在传输过程中为了减少干扰，增强抗噪能力，需要对GSM传输信号进行必要的调制，调制的作用是让信号更好的在信道传输。调制的方法一般通过调频实现，GSM采用的调制是一种常规的GMSK数字调制方式，GMSK是一种特殊的FM调制方式，GMSK信号的产生是信号源进入高斯低通滤波器后，降低频率的转换速度，通过Fm调制器产生的。输入信号高斯低通滤波器FM调制器GMS信号 图3-3 GMSK信号调制原理图信号源产生的信号经过高斯低通滤波器，滤波后的信号进行增益，增益过的信号进行FM调制，将调制的信号滤波即得到需要的GMSK信号。图3-4 GMSK调制模块表3-2 调制模块图符参数图符编号库/图符名称参数1Operator: Linear SysGaussian FIR, Fc=81.2499e+3Hz,Decimate By 1,Quant Bits=None, Taps=19547Operator: HoldLast Value, Gain=12Operator: GainGain=2.70833e-3,Gain Units=Linear3Function: FMAmp=223.85e-3v,Freq=947.5e+6Hz,Phase=0deg,Mod Gain=25e+6Hz/vGSM系统传输的信号为了让射频接收器接收，需要建立一个模拟发射模块，信道是输入信号到输出信号之间的必备的部分，我们把连接输入端和输出端的一种无形或有形的链路称为信道。因为频道资源和信道的传输特性，信道的带宽有限，移动通信工作的电磁环境造成了信号在信道中存在电磁干扰和噪声，信号在到达接收端的时候由于接收环境等因素发生的多径衰落也是不可避免的。为了模拟GSM通信系统在信道传输过程中的各种干扰和突发问题，在设计过程中加入损耗和噪声干扰信号。通过低通滤波器接收信号，尽可能的消除传递信号的失真。图3-5GSM信号发射模块表3-3 信号发射模块图符参数图符编号库/图符名称参数4RF/Analog: Attn-FxdNoise Figure Enabled, Loss=5.5dB48RF/Analog: Amp-FxdNoise Figure Enabled, Gain=28dB,2nd Order Intercept=43dBm，3rd Order Intercept=33dBm,4th Order Intercept=100dBm,1dB Compression Pt=20dBm,Noise Figure=5dB49RF/Analog: Amp-FxdNoise Figure Enabled, Gain=19dB,2nd Order Intercept=58dBm，3rd Order Intercept=48dBm,4th Order Intercept=100dBm,1dB Compression Pt=38dBm,Noise Figure=12dB6Operator: Linear SysButterworth Lowpass IIR, 7 Poles, Fc=1.1e+9Hz3.4.3 GSM的信道传输模块GSM调制后的GMSK信号需要在信道中传输。传输过程中需要进行信号的衰减，然后加入热噪声信号来模拟整个信道传输过程中信号的干扰，得到模拟的信道传输干扰信号。再将信号通过低通滤波器，尽量避免失真影响带来的误差。图3-6GSM信道传输模块表3-4 信道传输模块图符参数图符编号库/图符名称参 数50RF/Analog: Attn-FxdNoise Figure Enabled, Loss=130dB10Adder9Operator: GainGain=0,Gain Units=Linear8Source: ThermalResistance=50ohms, Noise Temp=300deg K3.4.4 GSM射频接收模块GSM系统调制后的信号传输频率比基带频率（调制数据后的信号频率）高很多，移动信号是在高频率情况下进行传输的，射频的作用就是很好的传输高频率数据信号。GSM系统发射的信号经过信道传输模块后，信号被加入了干扰和损耗，射频的接收系统能够阻断不同于传输信号频率的干扰信号，射频系统能够在此情况下最大程度的保留输入信号的质量。GSM系统的射频接收需要将信道传输后的信号放大，然后加入损耗，信号在通过带通滤波器之后整个射频接收就算完成了。图3-7 GSM射频接收模块表3-5 射频接收模块图符参数图符编号库/图符名称参 数11RF/Analog: Attn-FxdNoise Figure Enabled, Loss=1.6dB12Operator: Linear SysLinear Phase Bandpass IIR,5Poles,Low Fc=935e+6Hz,Hi Fc=960e+6Hz13RF/Analog: Amp-FxdNoise Figure Enabled, Gain=14dB,2nd Order Intercept=20dBm，3rd Order Intercept=10dBm,4th Order Intercept=50dBm,1dB Compression Pt=0dBm,Noise Figure=1.5dB14RF/Analog: Attn-FxdNoise Figure Enabled, Loss=3.5dB15Operator: Linear SysBandPass FIR, 931.84e+6 to 962.97e+6 Hz, Decimate By 1, Quant Bits=None, Taps=319, Ripple=1dB3.4.5 GSM的混频模块射频接收后的信号是经过调制的，频率相对与输入信号频率高很多，属于高频信号。为了能够提取载波信号，已经把调制后的信号通过窄带的带通滤波器，但高频信号相互之间必定会产生干扰。为了解决这个问题，必须把高频信号的频率降低到一定程度，得到频率较低的中频才能实施解调，有效避免相邻信号之间的干扰。而且，中频更利于信号分析和设计滤波器11。混频的作用是通过选频回路将两个传输的不同频率信号混合，从而得到另一个不同频率的信号，但对波形无影响。GSM的混频过程，是为了完成频谱的搬移。GSM系统是将传输信号过程中高频频段搬移到中频接收频段上来。GSM混频的整个过程需要完成两次混频，所以我们要在电路中添加两组不同频率的信号。提取后的载波过程需要经过信号衰减，接着通过频带滤波器，信号在固定增益放大器后完成混频过程，如此重复两次即可达到两次混频的效果。图3-8 GSM混频模块表3-6 混频模块图符参数图符编号库/图符名称参 数16Source: Pulse TrainAmp=1v, Freq=876.5e+6Hz, PulseW=570.451e-12sec, Offset=-500e-3v, Phase=0deg17RF/Analog: Mix-ActNoise Figure Enabled, LO Power=-6dB,1dB Cmpr Pt=-13dBm,3rd Order Int=-44dBm,Convr Gain=10dB,RF Isolation=30dBc,LO Leakage=-90dBm,2nd Order Int=6dBm,DC Offset=0v,Noise Figure=10dB18RF/Analog: Attn-FxdNoise Figure Enabled, Loss=7dB19Source: Pulse TrainAmp=1v, Freq=58e+6Hz, PulseW=8.62069e-9sec, Offset=-500e-3v, Phase=0deg20RF/Analog: Attn-FxdNoise Figure Enabled, Loss=6dB21Operator: Linear SysLinear Phase Bandpass IIR,4 Poles, Low Fc=12e+6Hz,Hi Fc=13.5e+6Hz22RF/Analog: Amp-VGNoise Figure Enabled, Gain=22dB, 2nd Order intercept=50dBm, 3rd Order Intercept=10dBm, 4th Order Intercept=50dBm, 1dB Compression Pt=0dBm, Noise Figure=5.6dB, Attn Loss0v=0dB,Slope=32dB/v32Operator: Linear SysButtterworth Bandpass IIR, 3 Poles, Low Fc=70.25e+6Hz, Hi Fc=71.75e+6Hz33RF/Analog: Mix-ActNoise Figure Enabled,LO Power=-6dB,1dB Cmpr Pt=-22dBm,3rd Order Int=-13dBm,Convr Gain=10dB,RF Isolation=30dBc,LO Leakage=-90dBm,2nd Order Int=50dBm,DC Offset=0v,Noise Figure=10dB34、36Source: Step FctAmp=0v, Start=0sec, Offset=0v35RF/Analog: Amp-VGNoise Figure Enabled, Gain=52dB, 2nd Order intercept=50dBm, 3rd Order Intercept=-3dBm, 4th Order Intercept=50dBm, 1dB Compression Pt=-13dBm, Noise Figure=20dB, Attn Loss0v=0dB,Slope=32dB/v27、3841Operator: DecimatorDecimate By 43.4.6 GSM的解调模块GSM混频后的信号通过解调就能够获得输出信号，调制信号的解调过程必须在系统的接收端。调制后的信号具有的特点是频谱利用率高，抗干扰能力强等优点，那么解调后的信号应该是具有高信噪比和低误码率的特点。因为调制过程是通过GMSK调制完成，解调的过程也应该采用GMSK方式。输入信号积分清洗判决串串并转换差差分编码积分清洗判决90相关载波图3-9 GSM解调原理图提取载波的过程也被称为载波同步，包括插入导频法和直接法两种，但我们使用的是直接的方法，直接从发送信号的载波提取。将混频后的载波通过LC谐振电路，原载波和谐振后的载波通过乘法器达到解调的目的。解调后的载波信号通过采样观察得到输出信号。中频滤波器延迟采样低通滤波器GMSK图3-10 二比特延迟差分检测器原理框图图3-11 GSM解调模块表3-7 解调模块图符参数图符编号库/图符名称参 数24Multiplier23LC谐振电路25Operator: Linear SysBessel Lowpass IIR, 2 Poles, Fc=135e+3Hz35RF/Analog: Amp-VGNoise Figure Enabled, Gain=52dB, 2nd Order intercept=50dBm, 3rd Order Intercept=-3dBm, 4th Order Intercept=50dBm, 1dB Compression Pt=-13dBm, Noise Figure=20dB, Attn Loss0v=0dB,Slope=32dB/v28Operator：DecimatorDecimate By 25646Sink: Analysis解调中频信号，我们选择了简单方便的LC压控振荡器。为了得到13Mhz的中频频率，需要设置好LC压控振荡器的详细参数， LC振荡电路满足 图3-4-11 LC振荡器设计 第4章 系统仿真与调试4.1仿真调试通过电路连接完成好系统设计，设置好图符参数。更为重要的是，仿真必须要根据实际，GSM信号传输过程或多或少存在电路干扰和损耗，所以在设计过程中必须要添加适当的干扰噪声信号和信号衰减模块。综合各方面已经考虑到的因素，绘制了完毕的仿真电路原理图。如图4-1-1所示。图4-1 GSM完整系统设计电路由于System view软件设计中必须对系统进行时间参数设定，所以采样时间和频率的设计是非常有必要的，这直接决定仿真的效果。在开始的仿真电路里，直接将将设计好的参数输入，系统仿真就可以运行了。时间参数和采样频率满足：（开始运行时间-停止运行时间 ）*系统采样频率=系统采样点数-1图4-2 系统时间设置4.2测试分析4.2.1输入与输出波形分析对要调试的程序的编译，调试成功后，简化程序，完成必要的功能设计，优化网络结构。在系统完成调试后，仿真就可以运行了。通过分析窗口观察输入波形与输出波形和频谱分析。输入信号与输出信号波形的对比，能直观的反映出整个系统设计的性能。输入信号的信号源通过采样，得到输入信号的波形。图4-3 输入信号波形图4-4 输出信号波形图4-5输入信号与输出信号波形叠加由仿真结果分析可以看出波形存在一定程度的失真，这是GSM信号传输过程中不可避免的。我们在信道传输过程中加入了干扰噪声和衰减，输入信号与输出信号肯定会存在误差，输入信号与输出信号的波形还存在着一些不足，这需要我们在以后的研究中更深入理解，更透彻的分析。4.2.2输入信号与输出信号频谱分析图4-6 输入信号频谱图4-7 输出信号频谱对信号进行频谱分析能获得很多的信息，信号的波形、幅度变换结合坐标轴清晰的呈现出来，观察各个波形随时间点的变化，能得到频率特性的变化，频谱分析的作用就体现出来了。仔细研究频率随时间的变化和分布，通过计算得出幅度值变化和能量值变化，结合具体实际情况得出分析结果。 图4-8调制后信号频谱图4-9射频接收后频谱由图4-2-7可知，调制后的信号功率比较集中在950MHz左右，这与GSM的下行频率基本一致，说明调制信号能达到仿真的目的。图4-2-8所示，调制信号通过射频接收，FIR带通滤波器过滤掉不需要的干扰信号，只允许890MHz到960MHz频率的信号通过，这与实际GSM的频率相近，满足设计要求。由输入与输出信号频谱的观察可以得出，两组信号的频谱大致一致，但不排除一定意义上的失真。失真的原因是加入干扰和噪声的必然结果，况且信号传输过程中还存在衰减，总体来说对信号的判断不存在明显影响，系统的设计基本满足课题要求。4.3仿真过程的问题整个仿真过程的设计基本上是成功的，能完整的反映出GSM系统的基本原理结构。但输出波形上的失真成为了无法逃避的问题，这也是现代通信必须解决的问题。由于采用了方法相对简单的GMSK调制方式和二比特延迟差分检测，这过程中对信号造成的失真比较明显，实际的GSM系统调制与解调是一个复杂的过程，这种技术在仿真软件上不可能轻易的实现。仿真过程加入的衰减和干扰也是造成失真的主要原因。GSM系统还可以在以后的移动通信中扮演更重要的角色，对GSM通信系统的不断升级和优化正考验着我们，希望用我们的智慧和汗水来成就移动通信的发展，为此我们还需不断努力。结 论本文对GSM系统在System view软件平台进行了设计和仿真，其中主要对GSM传输过程中受到的干扰和衰落进行了分析，并对其理论进行了深入理解。由于GSM信号在信道传输过程中会遇到各种链路干扰、信号衰落等不同程度的影响，而且数字信号的传输过程会发生突发性的误码错误和随机性的网络错误。为了解决GSM通信系统信号在信道传输过程中的高误码率和高信噪比的问题，这就将信号发射传输的整个过程进行分析研究，对信号在信道传输过程实施必要的保护。从用户携带的原始数据出发，经过调制后的信号在模拟信道过程中传输，得到的信号再射频接收，通过混频的载波信号就可以解调，最后将得到的信号采样分析，整个过程基本可以实现GSM通信系统的基本模拟。整个模拟过程这就在System view软件的帮助下完成，将编写好的实验原理框图在System view软件的设计窗口中正确的安装使用，运行整个程序，从分析窗口可以直观的观察仿真结果。分析仿真结果中可以看到输入和输出信号的基本相一致，证明实验成功。从本实验可以看出，研究一个问题要做到：由简单到复杂，层层深入；由理论到实践，再由实践到理论；由全面到局部，一点一点细化；先找到问题，然后带着问题去查阅资料，有顺序的解决每一个问题。此次的分析与研究其实也是GSM通信系统数字信号传输发展的过程。经过此次毕业论文“数字蜂房GSM系统设计与仿真”的制作，我认识到了System view仿真应用对与通信领域的重要性，同时也对基于System view的通信基本问题的建模与仿真有了很好的理解与掌握；对通信的认识和理解也更进了一步。不过，本次的设计还不是十全十美，也存在着很多问题，由于现阶段掌握的能力有限和对GSM系统理解上的不足，需要我进一步去完善、去修改、去开拓致 谢在本论文的设计、仿真、写作过程中，我得到了多方的帮助，特别是肖明霞老师既温和耐心，又严谨严格的指导。在四年间，老师无论在生活还是学习、思想上都给了我很大的帮助；她专业知识渊博、治学有方、态度严谨，更为重要的是她无私的奉献精神使我深受启迪。从肖老师身上我不仅学到专业知识，还学到做人的道理，这些都使我受益颇多，这一切也将是我的人生财富。在这里，我把最真挚的谢意送给老师：“谢谢您，敬爱的肖老师”。同时，我还得感谢各位领导，正是你们治学有方，管理科学，设身处地为学生着想，才使得我们能够多对过四年姿多彩的大学生活。此外我还想向各位热情关心帮助我的恩师们表达我深深的谢意。最后，感谢我的家人，感谢他们对我无微不至的关怀；他们对我在校的学习给予了有力的支持。谢谢他们对我的教育把我培养成为一个自信、正直、对社会有用的人。本论文是对我感兴趣的GSM通信系统数字信号传输的初步研究，以后我还会更加努力，对GSM信号传输系统进行深入的设计和研究。参考文献1 移动通信07 GSM移动通信系统 百度文库 /view/1c2d79290066f5335a8121fe.html2 李建东,郭梯云,邬国扬.移动通信M.西安：西安电子科技大学出版社2006,123 电子百科 CEPARK乐园/index.php?doc-view-2741.html4 通信资讯 技术专栏 无线技术GSM系统(GSM900/DCS1800)系统原理/index.php?action/viewnews/itemid-36639.html5 G网_王剑飞 /s/blog_4a875f140100hpxu.html6 叶利福:基于GPS和GSM的航标监控系统D.厦门：厦门大学硕士论文,20097 袁汶雯:GSM无线数据传输的研究和应用D.浙江：浙江大学硕士论文，20038 孙屹，戴研峰System View通信仿真开发手册M北京：国防工业出版社9 冯育涛,王兆祥,张卫东.通信系统仿真M.北京：国防工业出版社 .200910 高西全,丁玉美.数字信号处理M.西安:西安电子科技大学出版社.2008,311张辉. 现代通信原理与技术M 西安：西安电子科技大学出版社，2002年附录1：英文原文Threats and Countermeasures in GSM NetworksI. INTRODUCTIONWireless telephony exceeds land telephony in terms of number of subscriptions in most of the European and Asian countries and the new generation of GPRS and 3G devices truly enable mobile Internet access. Widespread acceptance of 802.11 and Bluetooth enable seamless integration of laptop, PDA and cell phone platforms with support for powerful new mobile applications. The immense benefits of ubiquitous networking do come with a unique set of risks.Wireless technology is extremely complex. Unfortunately, radio engineers are almost never security experts