基于System-View软件的GSM设计与仿真

摘要GSM系统是一种通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流的通信系统，是欧洲的第二代移动通信标准，在目前的移动通信系统中拥有最大的用户量。本文介绍了用SystemView软件对一个简单的GSM系统进行设计和仿真。系统用270.833kHz的PN码发生器来模拟信号源，信号经波形成型、调制、射频发射、信道传输、射频接收、两次混频和解调后输出。本文以GSM系统的传输原理和技术理论为根底，根据设计要求阐述了信号源、调制/解调、信道、发射/接收等各个模块的设计思路，完成了GSM系统的全部设计，给出了完整的仿真图和相关参数的设置；通过输入、输出信号的信号波形、频谱图的仿真结果，对仿真图和系统性能进行了简单的分析。本文设计的重点和难点是两次混频模块。仿真结果说明，本系统能够满足全部的设计要求。关键词：GSM系统SystemView 系统仿真ABSTRACTGSMsystemisacommunicationsysteminwhichbothtwooratleastonepartisinmobileduringtheinformationexchange.ItisEurope's2Gmobilecommunicationstandardandhasthelargestamountofusersamongthecurrentmobilecommunicationsystems.ThisarticledescribesasimpleGSMsystemdesignandsimulationwiththeSystemViewsoftware.Thesystememploysa270.833kHzPNcodegeneratortosimulatethesignalsource.Afterthewaveformshaping,modulation,radiofrequencylaunch,channeltransmission,radiofrequencyreception,doublemixinganddemodulation,thesignalsareoutputted.Accordingtotherequirements,thispaperdescribesthedesignideasofthesignalsource,modulation/demodulation,channel,launch/reception,etc.basedonthetransmissionprincipleandtechnicaltheoryofGSMsystem.AlltheGSMsystemdesignsarecompleted,acompletesimulationmapisgivenandtherelevantparametersarecorrectlyset;throughthewaveformoftheinputandoutputsignalandthesimulationresultsoffrequencyspectrum,thepapersimplyanalyzethesimulationandsystemperformance.Theimportantanddifficultpartofthispaperisdoublemixingmodule.Simulationresultsshowthatthissystemcanmeetthedesignrequirementsofall.KEYWORDS:GSMsystemSystemViewsystemsimulation目录前言1第1章绪论21.1背景及国内现状21.2GSM前景分析31.3GSM系统的网络结构41.3.1移动台41.3.2基站子系统51.3.3网络子系统6第2章GSM系统工作原理82.1GSM系统帧格式82.2信号源102.3信道10工作频段112.3.2信道中的噪声112.3.3信道中的衰落122.4调制与解调122.4.1调制方式132.4.2解调方式152.5射频发射与接收152.5.1射频发射162.5.2射频接收162.5.3两次混频17第3章GSM系统的SystemView仿真193.1SystemView简介193.2GSM系统仿真19仿真框图193.2.2系统定时203.2.3系统搭建213.2.4仿真调试233.2.5仿真结果与分析25第4章结论30致谢31参考文献32附录1：英文原文33附录2：中文译文41前言从第一代模拟移动通信系统到目前的第三代数字移动通信系统，蜂窝移动通信已经历了20余年的开展历程。蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。其频率复用大大提高了频率利用率并增大了系统容量，网络的智能化实现了越区转接和漫游功能，扩大了客户的效劳范围，但上述模拟系统有四大缺点：各系统间没有公共接口；很难开展数据承载业务；频谱利用率低无法适应大容量的需求；平安保密性差，易被窃听，易做“假机〞。GSM系统那么有效的解决了这些问题。GSM系统是一种广泛应用于欧洲及世界其他地方的数字移动系统，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动网络标准，让用户使用一部就能行遍全球。GSM使用的是时分多址的变体，并且它是三种数字无线技术〔TDMA、GSM和CDMA〕中使用最为广泛的一种。GSM将资料数字化，并将数据进行压缩，然后与其它的两个用户数据流一起从信道发送出去，另外的两个用户数据流都有各自的时隙。GSM系统具有防盗拷能力佳、网络容量大、号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、耗电量低的特点，并且由于其公开的标准标准以及强大的漫游能力，从而获得了空前的开展。本文介绍了以SystemView软件为根底的GSM系统的设计。文章内容分为三局部，第一局部〔第一章〕介绍了GSM的背景、国内现状以及GSM的网络结构，使读者对GSM根本知识有一定的了解。第二局部〔第二章〕从设计的角度出发，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，详细的阐述了GSM的工作原理。第三局部〔第三、四章〕论述了基于SystemView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1章 绪 论1.1背景及国内现状GSM是为了解决欧洲第一代蜂窝移动通信系统四分五裂的状态而开展起来的，是世界上第一个对数字调制、网络层结构和业务作了规定的蜂窝移动通信系统。80年代初，由于电子通讯效劳需求迅速增长，欧洲邮电行政大会CEPT〔Conference

Europe

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Post

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Telecommunications〕成立了欧洲移动特别小组，目的是建立全欧洲统一的蜂窝移动通信系统，以解决欧洲各国由于采用多种不同模拟蜂窝系统造成的互不兼容无法提供漫游效劳的问题。这一组织称为欧洲移动特别小组〔GroupSpecialMobile〕，简称GSM。1986年的工作会议上确定了继续工作的永久性核心人员，以制定未来数字系统的标准。1988年，18个国家达成了称为MoU的谅解备忘录，公布了GSM标准，即泛欧数字蜂窝网通信标准。在1989年，GSM转移到ETSI〔欧洲电信标准协会〕组织。在ETSI的管理下，GSM系统的名字就变成了全球移动通信系统。协会工作组就由GSM更名为SMG〔特别移开工作组〕。1990年开发了GSM标准的一个分支──DCS1800。1992年，澳大利亚成为参加MoU的第一个非欧洲国家。从那时起，大多数亚洲国家也采用了GSM。后来又制定了并入GSM900和DCS1800文档的GSMPhaseII标准，为系统增加了许多新的特性，以及一些小的调整。今天的GSM显然是最流行的蜂窝制式。它已部署于整个欧洲，大局部亚洲地区和南美的一些国家。目前我国主要的两大GSM系统为GSM900及DCS1800，由于采用了不同频率，因此适用的也不尽相同。不过我国绝大多数都是双频，可以自由在这两个频段间切换。欧洲国家普遍采用的系统除GSM900和DCS1800另外参加了GSM1900，为三频,即可在GSM900\DCS1800\GSM1900三种频段内自由切换的。现在我国市场上不少也为三频，真正做到了一部可以畅游全世界。我国有全球最庞大的移动用户群，中国移动的移动运营资本总额也稳居世界第一。1993年9月19日，我国第一个数字移动通信网在浙江省嘉兴市首先开通。虽然我国第一个GSM网是由中国联通建立的，但是真正将其开展壮大的却是中国移动。1997年，原中国电信移动局GSM网规模已远超中国联通GSM网。1998年，中国联通的市场份额还不到原中国电信移动局的1/4。随着技术开展，终端价格不断降低，移动通信不再是奢侈品的代名词，GSM网用户也迎来了爆发式增长。1987年到1997年整整10年，我国移动通信从无到有，到达1000万户；从1000万户增长到2001年的1亿户，不到4年[1]；截至2023年12月31日，中国移动用户总数已到达5.22亿户，中国联通2G用户累计达1.448亿户。中国的移动用户总数已超过6亿[2]。中国移动事业的飞速开展无疑缔造了世界通信史上的一段神话。1.2GSM前景分析GSM作为世界上最成熟的无线接入制式历经十余年开展，至今仍焕发勃勃生机，现在中国运营的最大的无线网络就是GSM网络。虽然现在第三代移动通信系统已经上市，但GSM今后几年还有其它独特的开展空间。首先，目前第三代移动通信的开展并没有到达全部覆盖，而且GSM网络伴随EDGE等各种新技术升级后，在一段时间内根本可满足市场的需要；其次，移动建设本钱很高,运营商的投资需要一个回收、利用的过程；再次，终端用户对三代移动通信本身有个认知和接受的过程。另外，第三代移动通信标准在制定时已充分考虑到与GSM网络的兼容性，其中，欧洲的WCDMA和我国的TD-SCDMA都能做到从现有的GSM网络平滑的过渡。为了让用户能够更平稳地由2G过渡到3G，还需要充分重视两代之间的过渡技术以及协调开展问题，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。因此GSM要平滑的过度到三代还需要一定的时间[3]。GSM凭借其成熟的技术、稳定的性能，在整个成熟产业链的共同推动下，再加上各种新技术迅速而稳健的吸收和融合，相信GSM还会在人类的生活中继续完成它的使命。1.3GSM系统的网络结构GSM数字蜂窝通信系统的主要组成局部可分为移动台、基站子系统和网络子系统。基站子系统〔简称基站BS，BaseStation〕由基站收发台〔BTS，BaseTransceiverStation〕和基站控制器〔BSC，BaseStationController〕组成；网络子系统由移动交换中心〔MSC，MobileSwitchingCentre〕和操作维护中心〔OMC，OperationsandMaintenanceCenter〕以及原籍位置存放器〔HLR，HomeLocationRegister〕、访问位置存放器〔VLR，VisitorLocationRegister〕、鉴权中心〔AUC，AuthenticationCenter〕和移动设备识别存放器〔EIR，EquipmentIdentityRegister〕等组成。图1-1为GSM系统的网络结构[4]：图1-1 GSM蜂窝系统的网络结构1.3.1移动台移动台是移动通信网中移动用户使用的设备，可以分为车载型、便携型和手持型。其中手持型俗称“〞。在典型的GSM系统中，移动用户和移动台二者是完全独立的。任何一个移动用户只要拥有自己的用户识别卡〔SIM〕，就可以使用不同的移动台。SIM卡是一张符合ISO标准的“智慧〞卡，它包含与用户有关的被储存用户无线接口一边的信息，其中也包括鉴权和加密信息。使用GSM标准的移动台都需要插入SIM卡，只有在处理异常的紧急呼叫时，可以在不用SIM卡的情况下操作移动台。GSM系统通过SIM卡来识别移动用户[5]。移动台就是移动客户设备局部，它由两局部组成，移动终端(MS)和用户识别卡〔SIM〕。移动终端就是“机〞，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。SIM卡就是“身份卡〞，它类似于我们现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与平安保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网络和客户有关的管理数据，只有插入SIM卡后移动终端才能接入进网，但SIM卡本身不是代金卡。1.3.2基站子系统基站子系统(BSS)是移动通信系统中与无线蜂窝网络关系最直接的根本组成局部。在整个移动网络中基站主要起中继作用。基站与基站之间采用无线信道连接，负责无线发送、接收和无线资源管理。而主基站与移动交换中心(MSC)之间常采用有线信道连接，实现移动用户之间或移动用户与固定用户之间的通信连接。基站子系统主要包括两类设备：基站收发信机(BTS)和基站控制器(BSC)。基站收发信机〔BTS〕一个完整的基站收发信机包括无线发射/接收设备、天线和所有无线接口特有的信号处理局部。基站收发信机负责移动信号的接收、发送处理。基站收发信机在基站控制器的控制下，完成基站的控制与无线信道之间的转换，实现通信信号的收发与移动平台之间通过空中无线传输及相关的控制功能。收发信机可对每个用户的无线信号进行解码和发送。基站控制器(BSC)基站控制器包括无线收发信机、天线和有关的信号处理电路等，是基站子系统的控制局部。一个基站控制器通常控制几个基站收发信机，通过收发信机和移动台的远端命令，基站控制器负责所有的移动通信接口管理，主要是无线信道的分配、释放和管理。在整个蜂窝移动通信系统中，基站子系统是移动台与移动中心连接的桥梁，其地位极其重要。整个覆盖区中基站的数量，基站在蜂窝小区中的位置，基站子系统中相关组件的工作性能等因素决定了整个蜂窝系统的通信质量。1.3.3网络子系统网络子系统〔NSS〕具有系统交换功能和数据库功能，数据库中存有用户数据及移动性、平安性管理所需的数据，在系统中起着管理作用。NSS内各功能实体之间和NSS与BSS之间通过No.7信令协议和GSM的7号信令网络互相通信[6]。网络子系统由移动业务交换中心(MSC)、访问用户位置存放器(VLR)、归属用户位置存放器(HLR)、鉴权中心(AUC)、移动设备识别存放器(EIR)和操作维护中心〔OMC〕构成。移动业务交换中心(MSC)MSC是整个网路的核心，完成或参与网络子系统(NSS)的全部功能。MSC提供与BSC的接口，内部各功能实体的接口以及与PSTN、ISDN、PSPDN、PLMN的接口：支持一系列业务──电信业务、承载业务和补充业务；支持位置登记、越区切换和自动漫游等其它网路功能。一个MSC可以连接数个BSC。访问用户位置存放器(VLR)访问用户位置存放器(VLR)是效劳于其控制区域内移动用户的，存储着进入其控制区域内已登记的移动用户相关信息，为已登记的移动用户提供建立呼叫接续的必要条件。当某用户进入VLR控制区后，此VLR将由该移动用户的归属用户位置存放器(HLR)获取并存储必要数据。而一旦此用户离开后，将取消VLR中此用户的数据。VLR通常在每个MSC中实现。归属用户位置存放器(HLR)

相对于VLR，归属用户位置存放器(HLR)是一个静态数据库〔当然，也存储局部漫游移动用户所在MSC区域的有关动态数据，包括用户识别号码，访问能力、用户类别和补充业务等数据，由它控制整个移动交换区域乃至整个PLMN〕。鉴权中心(AUC) 鉴权中心(AUC)存储着鉴权信息和加密密钥，防止无权用户接入系统和防止无线接口中数据被窃。移动设备识别存放器(EIR)移动设备识别存放器(EIR)存储着移动设备的国际移动设备识别码(IMEI)，通过核查三种表格〔白名单、灰名单、黑名单〕使得网络具有防止无权用户接入、监视故障设备的运行和保障网络运行平安的功能。第2章 GSM系统工作原理GSM系统采用的是频分多址接入〔FDMA〕和时分多址接入〔TDMA〕混合技术，具有较高的频谱利用率。FDMA是说在GSM900频段的上行〔MS到BTS〕890~915MHz或下行〔BTS到MS〕935~960MHz频段范围内分配了124个载频，各载频之间的间隔为200kHz。上行与下行载频成对，即所谓的双工通信方式。双工收发载频对的间隔为45MHz。TDMA是说在GSM900的每个载频上按时间分为8个时间段，每个时隙段为一个时隙，这样的时隙叫做信道。GSM的一个载频上可提供8个物理信道[9]。本设计以GSM900为根底。GSM900系统主要参数如下表：表：2-1 GSM900系统主要参数工程参数注多址方式TDMA/FDMA频率/MHzMS发890~915频带宽度25MHz；双工方式FDD，=45MHzBS发935~960载频间隔/KHz200等效为25KHz/时隙时隙数/载频8TDMA帧长/ms4.615时隙长/ms0.577调制方式GMSK高斯预滤波MSK(最小FSK)话音速率(kb/s)加过失保护前13加过失保护后22.8卷积码+交织信道速率/(kb/s)270.8338×(22.8+训练序列等)交织跨度/ms402.1GSM系统帧格式为便于管理与控制，与PCM传输系统一样，GSM系统亦采用多层复帧结构。GSM系统各种帧及时隙的格式如下列图[6]：00123456701234567012345670123456701234567012345672201234232425012347484950024250123474849501〔=51〔26帧〕复帧或者26〔51帧〕复帧〕20420204320442045204620471234561超高帧=2048超帧=2715648TDMA帧012TDMA帧1超帧=1326TDMA帧〔6.12s〕1〔51帧〕复帧=51TDMA帧〔235.385ms〕A1〔26帧〕复帧=26TDMA帧〔120ms〕图2-1 GSM系统的帧格式GSM网络的时隙帧结构分为五个层次，即时隙、TDMA帧、复帧、超真和超高帧。每一个TDMA帧分0~7共8个时隙，帧长度为120/26≈4.615ms。每个时隙含156.25个码元，占15/26≈0.577ms。一个复帧由假设干个TDMA帧构成，其结构有两种：一种是由26帧组成的复帧，这种复帧长120ms，主要用于业务信息的传输，也称作业务复帧；另一种是由51帧组成的复帧，这种复帧长235.385ms，专用于传输控制信息，也称作控制复帧。在GSM系统中，超高帧的周期是与加密和跳频有关的。每经过一个超高帧的周期〔循环长度为2048×1326=2715648个TDMA帧，相当于3h28min53s760ms〕，系统将重新启动密码和跳频算法。各层复帧关系如下：帧帧(TDMA帧：帧长4.615ms，时隙长0.577ms)复帧=超帧=1326帧=超高帧=2048个超帧=2048×1326=2715648帧(约3.5小时)26帧，业务信道51帧，控制信道51×26，业务信道(51个复帧)26×51，控制信道(26个复帧)上行帧相对下行帧滞后3个时隙，这样做的目的是简化设计，防止移动台同一时隙收发，从而保证收发的时隙号不变。2.2信号源本设计中采用270.833kHz的伪随机序列〔PN码〕发生器作为信号源。伪随机序列最重要的特性是它具有近似于随机信号的性能，也可以说具有近似于白噪声的性能。但是，真正的随机信号或白噪声是不能重复再现和产生的。我们只能产生一种周期性的脉冲信号(即码序列)来逼近它的性能，故称为伪随机码或PN码。选用随机信号来传输信息的理由是这样的：在信息传输中各种信号之间的差异性越大越好，这样任意两个信号不容易混淆，也就是说，相互之间不易发生干扰，不会发生误判。理想的传输信息的信号形式应是类似白噪声的随机信号，因为取任何时间上不同的两段噪声来比拟都不会完全相似，假设能用它们代表两种信号，其差异性就最大。本设计中用伪随机序列来模拟GSM系统的信号源。2.3信道任何一个通信系统，信道是必不可少的组成局部。根据信道特性参数随外界因素的影响而变化的快慢，通常将信道分为“恒参信道〞和“变参信道〞。移动信道为典型的“变参信道〞。移动通信信道的根本特征是：第一、带宽有限，它取决于使用的频率资源和信道的传播特性。第二、干扰和噪声影响大，这主要是移动通信工作的电磁环境所决定的。第三、存在着多径衰落。2.3.1工作频段GSM900工作在以下射频频段[6]：上行〔移动台发，基站收〕 890~915MHz下行〔基站发，移动台收〕 935~960MHz相邻频道间隔为200kHz，每个频道采用TDMA方式为8个时隙，即8个信道；双工收发间隔为45MHz。频道序号为1~124，共124个频道。频道序号与频道标称中心频率的关系为：上行=(890+0.2)MHz下行=(935+0.2)MHz其中：=1~124因每个载频8个时隙，GSM系统总共有124×8=992个物理信道。2.3.2信道中的噪声信道中存在的不需要的电信号统称为噪声。通信系统中的噪声是叠加在信号上的，没有传输信号时通信系统中也有噪声，噪声永远存在于通信系统中。噪声对于信道的传输是有害的，它能使模拟信号失真，数字信号发生错码，并限制信息的传输速率[8]。噪声是由一些随机的物理过程造成的。任何温度高于绝对零度的分子、原子、电子都会有无规那么的热运动，宏观表达为器件电压或电流的无规那么波动。在实际环境中无论是无源器件还是有源器件，都有一个等效的噪声源[9]。电路中的噪声主要来源于电阻内电子的热运动和晶体管中带电粒子的不规那么运动。这些噪声是元器件所固有的。温度为T度，阻值为R的电阻的噪声电流功率谱密度是SI=4kT/R，或电压功率谱密度为Sv=SIR2=4kTR，其中k是波尔兹曼常数，k=1.380×10-23J/K。电阻热噪声的功率谱密度与频率无关，因此是白噪声。由于热噪声是有大量自由电子的运动产生，其统计特性服从高斯分布，故常称热噪声为高斯白噪声。2.3.3信道中的衰落在移动无线信道中，无线电波主要是以地波形式传播的，因此主要考虑直达波和反射波传播。一般情况下，对电波反射按平面波处理，即电波在反射点的入射角等于反射角，电波相位发生一次变化。在接收端接收到的信号是直达波和多个反射波的合成。由于大气折射随时间变化，传播路径差也随时间和近端地形地物变化，信号有时同时相加，有时反相抵消，由此会造成接收端信号的幅度变化，这就称为衰落。无线移动通信信道是由长期慢衰落和短期快衰落效应来表征的。长期慢衰落是由移动通信信道路径上的固定障碍物〔建筑物、山丘、树林等〕的阴影引起的，平均信号衰落和关于平均衰落的变化具有对数正态分布的特征。利用不同测试环境下的移动通信信道的长期慢衰落中值计算公式，可以计算移动通信系统的业务覆盖区域。短期快衰落是由移动台运动和地点的变化而产生的。其中，多径产生时间扩散，引起信号符号间干扰；运动产生多普勒效应，引起信号相位变化。多径衰落严重影响信号传输质量，并且是不可防止的，只能采用抗衰落技术来减少影响。针对移动通信信道的特点，已调信号应具有高的频谱利用率和较强的抗干扰、抗衰落的能力。 高的频谱利用率要求已调信号所占的带宽要窄。它意味着已调信号频谱的主瓣要窄，同时副瓣的幅度要低(即辐射到相邻频道的功率要小)。对于数字调制而言，频谱利用率常用单位频带(1Hz)内能传输的比特率(b/s)来表征。高的抗干扰和抗多径性能要求在恶劣的信道环境下，经过调制解调后的输出信噪比(S/N)较大或误码率较低。为了简化设计的复杂性，本设计用固定增益衰减器来模拟信道信号衰减，用热噪声信号源和频带滤波器来模拟整个频带受限的有扰衰减信道。2.4调制与解调调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的高频信号，该信号称为已调信号。调制过程用于通信系统的发端。在接收端需将已调信号复原成要传输的原始信号，该过程称为解调。对于调制解调研究，需要关心的另一个问题就是可实现性。此外，还必须考虑调制器和解调器本身的复杂性。研究调制解调技术的主要内容包括：调制的原理及其实现方法、已调信号的频谱特性、解调的原理和实现方法、解调后的信噪比或误码率性能等。2.4.1调制方式 本设计采用0.3GMSK的高斯最小频移键控〔GMSK〕。0.3是描述滤波器带宽和比特率的关系，不是相位调制，是一种典型的数字调频调制，实际上是调频。GMSK信号就是通过在FM调制前参加一个高斯型的低通滤波器〔称为预调制滤波器〕而产生。如图2-2所示[4]：预调制滤波器预调制滤波器FM调制器输入数据调制指数为0.5不归零(NRZ)图2-2 高斯最小频移键控〔式2-1〕〔式2-1〕由于剧烈的频率变化会导致频谱扩散，将数字基带信号先经过一个高斯滤波器整形〔预滤波〕，得到平滑后的某种新的波形，然后再进行调频，可以得到良好的频谱特性。高斯低通滤波器的冲激响应h(t)为〔式2-2〕〔式2-2〕式中,是与滤波器3dB带宽Bb有关的一个系数，选择不同的，滤波器的特性随之而改变。通常将高斯低通滤波器的传输函数值为时的滤波器带宽，定义为滤波器的3dB带宽，即：〔式2-3〕〔式2-3〕该滤波器对单个宽度为的矩形脉冲的响应为：〔式2-4〕〔式2-4〕〔式2-5〕式中〔式2-5〕当取不同值时，g(t)的波形如图2-3所示：图2-3高斯滤波器的矩形脉冲响应GMSK信号的功率谱密度如图2-4所示。从图中可以看出，随着的减小，功率谱密度衰减明显加快。在GSM系统中，要求在时功率谱密度低于60dB，从图中可以看出，=0.3时GMSK的功率谱即可满足GSM的要求。图2-4GMSK信号的功率谱密度 GMSK调制方案由于改善了频谱特性，从而能满足CCIR提出的邻信道功率电平小于-6dBW的要求。高斯滤波器的归一化带宽Bt=0.3，基于200kHz的载频间隔及270.833kb/s的信道传输速率，那么其频谱利用率为270.833kb/s÷200kHz=〔1.35b/s〕/Hz。2.4.2解调方式由于信号经过变频器后拥有与调幅波相似的特性，因此可采用调幅波的同步检波方式解调。对于标准调幅波，因其信号含有载频分量，可以从标准调幅波中直接提取出载波信号，然后将此载波信号和标准调幅波分别加到乘法器的两个输入端，如图2-5所示。乘法器输出端信号的频率是两信号的和频与差频，最后经过低通滤波后，可得到所需的解调分量频率[10]。乘法器乘法器低通滤波器载波提取图2-5 同步检波 设输入信号为，其中为射频载频频率，为幅度调制信号的频率〔〕，为调制系数。载波提取电路理想输出应为相同频率的信号。当两个同频信号相混合后，频率变为2+和，经过低通滤波器电路后，相关输出信号频率就变为。2.5射频发射与接收 通信机由接收机和发射机组成。发射机射频局部的任务是完成基带信号对于载波的调制，将其变为通带信号并搬移到所需的频段上且有足够的功率发射。发射机发射的信号是处于某一信道内的高频大功率信号，应尽量减少它对其他相邻信道的干扰。接收机的功能与发射机相反，它是从众多的信号中选出有用信号，下变频后放大到调制解调器需要的电平，进行解调得到基带信号，然后进行基带信号处理，在整个过程中，应当提高信噪比以提高输出信号的质量[11]。图2-6所示为典型的无线通信系统。上层应用上层应用基带信号收发信机收发信机基带信号上层应用图2-6收发信机框图在射频通信中，发射机和接收机接收的都是一个窄带信号，900MHz的GSM系统，其信号带宽为200kHz。对于发射机来说，窄带信号意味着必须采用窄带调制方法，并且采用有效滤波技术以防止发射出去的信号干扰临近频道。对于接收机而言，窄带信号意味着接收机必须能够接收到微弱的需要的信号，同时对相邻信道的干扰信号提供足够的抑制。因本设计为仿真设计，不可能真正的搭载发射接收天线局部，只能模拟整个射频发射和接收过程中信号的变化，同时也为了简化设计方案，此设计的射频发射局部和接收局部设计相对简单，具体设计思路如下：2.5.1射频发射乘法器乘法器乘法器已调信号增益衰减器增益放大器增益放大器射频滤波器图2-7发射局部框图发射局部设计如图2-7所示。经过调制器调制的信号首先经过一个固定增益衰减器，此衰减器用于模拟插入损耗，再经过两次增益放大后，完成对有用信号的放大，以到达功率发射要求。由于放大器的非线性等原因将产生很多不需要的频谱，因此需要用射频滤波器来滤除，防止发射出去的信号干扰临近的频道。2.5.2射频接收输出输出到达接收端信号增益放大器增益衰减器C图2-8接收局部框图接收局部设计如图2-8所示。由于无线信道传输条件恶劣，到达接收机的信号幅度比干扰信号小很多，因此首先经过一个固定增益放大器来完成对有用信号的放大，其后进入一个固定增益衰减器，其目的在于模拟插入损耗，最后经过一个带通滤波器来完成对有用窄带信号的选择。2.5.3两次混频混频局部采用二次变频方案，本设计二次混频局部框图如下：BPF2BPF2BPF1BPF3解调中频放大Ⅰ混频Ⅱ混频中频放大本振信号本振信号图2-9二次变频方案混频Ⅰ局部采用高中频值，以提高镜像频率抗拒比〔接收机抑制镜像频率干扰的能力〕。图中的第一个带通滤波器主要完成对进入混频器Ⅰ的信号进行预选，以滤除多余的带外信号，第二个带通滤波器主要完成频带选择。 混频Ⅱ局部采用低中频值。Ⅱ中频滤波器完成提取有用信道抑制临道干扰的任务。放大器、变频器和滤波器之间应有很好的阻抗匹配，才能保证有效地发挥滤波器的滤波功能。采用两次混频方案主要基于以下原因：第一，中频信号比载频低很多，在中频段实现对有用信号的选择要比在载频段选择对滤波器Q值的要求低很多。第二，接收机从天线上接收到的信号电平比拟微弱。要放大到解调器可以解调的电平，一般需要放大100dB以上。为了放大器的稳定和防止震荡，在一个频带内的放大器，其增益一般不超过50~60dB。采用二次变频方案后，接收机的总增益分配在三个频段中，比拟平稳。而且，载频降为中频后，在较低的固定中频上做窄带的高增益的放大器要比在载波频段上做高增益的放大器容易和稳定很多。第三，在较低的固定中频上解调也相对容易。第四，超外差式接收机的一次混频方案组合干扰频率点多。由于变频器的非线性，它将进入的有用信号和本振信号以及混入的干扰信号通过变频器非线性特性中的某一高次方项组合产生组合频率，假设落在中频带内，就会形成对有用信号的干扰。我们称之为寄生信道干扰。在寄生信道干扰中，镜像干扰最严重。要消除镜像干扰就要靠变频器前的滤波器滤除，关键看滤波器的Q值。在有限的Q值范围内要有效的衰减镜像频率，就必须增大中频频率。但高的中频频率使具有相同Q值的中频滤波器的带宽变大，必然降低了它对相邻信道的抑制能力。而二次变频方案，可以很好的解决这一矛盾。第3章 GSM系统的SystemView仿真3.1SystemView简介SystemView是美国ELANIX公司推出的一个用于现代工程与科学系统设计及仿真的动态系统分析平台。从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计及仿真，直到一般系统的数学模型建立等各个领域，SystemView友好且功能齐全的窗口环境，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具[12]。我们使用SystemView时只需要关心工程的设计思想和过程，而不必花费大量的时间去编程建立系统仿真模型。操作时只需要使用鼠标器点击图标即可完成复杂系统的建模、设计和测试，而不必学习复杂的计算机程序编制，也不必担忧程序中是否存在编程错误。本次设计是基于SystemView软件的GSM系统的仿真。3.2GSM系统仿真SystemView的专业通信库及扩展的第二通信库中包括了在设计和仿真现代通信系统中可能用到的各种功能模块，每种模块都有与之相对应的图标。利用这些图标，与根本库及其它专业库中的图标配合使用，可以构成现代通信系统模型，使得在一台电脑上仿真一个完整的通信系统成为可能。利用SystemView完成系统设计有两个根本步骤，首先是建立系统模型；然后是仿真分析，并通过对系统的分析对系统模型进行修改、优化。GSM系统的SystemView仿真的具体过程如下：3.2.1仿真框图一个简化的GSM系统的根本仿真框图如图3-1所示，该模型包括信号源、波形成型、调制、信道传输、射频接收、两次混频和解调局部。PN码PN码发生器滤波输出加法器器信道衰减器热噪声源FM频率调制起高斯滤波起采样抽样载波提取混频器Ⅰ混射频滤波起信号放大起信号放大器射频滤波器信道受限的信号放大信号放大带通滤波通信号放大混频器Ⅱ带通滤波通带通滤波波带通滤波波带通滤波波带通滤波波混3.2.2系统定时利用SystemView进行仿真时，由于SystemView系统是一个离散时间系统。系统在仿真时，首先对各信号以系统频率进行采样；然后对各个采样点的值进行分析计算，最后输出时，在分析窗口内按要求画出各个点的值或模拟曲线。所以，在开始仿真前必须对采样起始终止时间、采样频率、采样间隔和采样点数等参数进行设置。此次仿真系统的时间设置如图3-2：图3-2 系统时间设置系统运行时间设置从0s开始，采样频率为4.096e+9Hz，采样点数为262144个，系统运行终止时间为0﹢〔262144-1〕/〔4.096×109〕=63.999755859375×10-6s3.2.3系统搭建按照设计要求，利用SystemView软件提供的图符库调出需要的图符，并对各个图符进行相应参数的设置，确定各个图符的正确性后按照设计思路连接图标。检查搭建的整个系统无误后保存系统。搭建完毕的GSM系统的仿真电路原理图如图3-3所示。 图中，信号源为270.833kHz的PN码发生器，该频率为GSM系统信道数据的标准传输速率，该信号经过采样后用来模拟一路GSM基带信号；调制局部采用0.3GMSK的高斯最小移频键控，高斯滤波器进行预滤波，目的是减少频谱扩散，改善已调信号的带外特性。图符2为增益放大器，用来对基带信号进行放大，然后送入FM频率调制器进行调制，保持器的作用是将当前采样频率恢复为系统采样频率；图符4的增益放大器用来模拟调制过程中的插入损耗，最后信号经过两次放大后到达射频发射功率后经射频滤波后送入信道；信道局部首先用图符7的固定增益衰减器来模拟130dB的信道信号衰减，图符8的热噪声信号源和图符12的滤波器用来模拟整个频带受限的有扰衰减信道；射频接收局部首先由图符13的固定增益放大器进行射频放大，将经过信道的信号经过多径和信道变化的影响而变得微弱的信号放大，信号经过模拟插入损耗的固定增益衰减器〔图符14〕，最后经过射频滤波，完成整个的射频接收局部；混频局部用于完成信号频谱的向下搬移，一次混频中频采用高中频值，以提高抑制镜像频率干扰的能力。图符32的滤波器为带通滤波器，滤除带外信号，减少失真，二次混频中频率采用低中频值；解调局部图符23的LC谐振电路用于载波的提取，两路信号经乘法器后提取出有用的信号频率，最后经增益放大、滤波、采样后输出。仿真图中的图符29、图符43、图符46为分析型观察窗口，用于对输入输出信号的观察。图3-3 GSM系统的仿真电路原理图3.2.4仿真调试系统模型创立完毕后即可进行仿真分析。单击工具栏的运行按钮开始进行仿真运算如果有图符没有被正确连接，系统将翻开图3-4所示的对话框提示连接图符。图3-4连接对话框经过屡次系统调试与修改后，最终确定的仿真图中各个图符相关参数设如表3-1所示。表3-1GSM系统各图符设置图符编号库/图符名称参数0Source:PNSepAmp=1v,Offset=0v,Rate=270.833e+3Hz,Levels=2,Phase=0deg1Operator:LinearSysGaussianFIR,Fc=81.2499e+3Hz,DecimateBy1,QuantBits=None,Taps=1952Operator:GainGain=2.70833e-3,GainUnits=Linear3Function:FMAmp=223.85e-3v,Freq=947.5e+6Hz,Phase=0deg,ModGain=25e+6Hz/v4RF/Analog:Attn-FxdNoiseFigureEnabled,Loss=5.5dB5RF/Analog:Amp-FxdNoiseFigureEnabled,Gain=19dB,2ndOrderIntercept=58dBm，3rdOrderIntercept=48dBm,4thOrderIntercept=100dBm,1dBCompressionPt=38dBm,NoiseFigure=12dB6Operator:LinearSysButterworthLowpassIIR,7Poles,Fc=1.1e+9Hz7RF/Analog:Attn-FxdNoiseFigureEnabled,Loss=130dB图符编号库/图符名称参数8Source:ThermalResistance=50ohms,NoiseTemp=300degK9Operator:GainGain=0,GainUnits=Linear10Adder11RF/Analog:Attn-FxdNoiseFigureEnabled,Loss=1.6dB12Operator:LinearSysLinearPhaseBandpassIIR,5Poles,LowFc=935e+6Hz,HiFc=960e+6Hz13RF/Analog:Amp-FxdNoiseFigureEnabled,Gain=14dB,2ndOrderIntercept=20dBm，3rdOrderIntercept=10dBm,4thOrderIntercept=50dBm,1dBCompressionPt=0dBm,NoiseFigure=1.5dB14RF/Analog:Attn-FxdNoiseFigureEnabled,Loss=3.5dB15Operator:LinearSysBandPassFIR,931.84e+6to962.97e+6Hz,DecimateBy1,QuantBits=None,Taps=319,Ripple=1dB16Source:PulseTrainAmp=1v,Freq=876.5e+6Hz,PulseW=570.451e-12sec,Offset=-500e-3v,Phase=0deg17RF/Analog:Mix-ActNoiseFigureEnabled,LOPower=-6dB,1dBCmprPt=-13dBm,3rdOrderInt=-44dBm,ConvrGain=10dB,RFIsolation=30dBc,LOLeakage=-90dBm,2ndOrderInt=6dBm,DCOffset=0v,NoiseFigure=10dB18RF/Analog:Attn-FxdNoiseFigureEnabled,Loss=7dB19Source:PulseTrainAmp=1v,Freq=58e+6Hz,PulseW=8.62069e-9sec,Offset=-500e-3v,Phase=0deg20RF/Analog:Attn-FxdNoiseFigureEnabled,Loss=6dB21Operator:LinearSysLinearPhaseBandpassIIR,4Poles,LowFc=12e+6Hz,HiFc=13.5e+6Hz22RF/Analog:Amp-VGNoiseFigureEnabled,Gain=22dB,2ndOrderintercept=50dBm,3rdOrderIntercept=10dBm,4thOrderIntercept=50dBm,1dBCompressionPt=0dBm,NoiseFigure=5.6dB,AttnLoss@0v=0dB,Slope=32dB/v23LC谐振电路24Multiplier25Operator:LinearSysBesselLowpassIIR,2Poles,Fc=135e+3Hz26Operator:DelayNon-Interpolating,Delay=3.29e-6sec图符编号库/图符名称参数27、38~41Operator:DecimatorDecimateBy428、30Operator：DecimatorDecimateBy25631Operator:HoldLastValue,Gain=132Operator:LinearSysButtterworthBandpassIIR,3Poles,LowFc=70.25e+6Hz,HiFc=71.75e+6Hz33RF/Analog:Mix-ActNoiseFigureEnabled,LOPower=-6dB,1dBCmprPt=-22dBm,3rdOrderInt=-13dBm,ConvrGain=10dB,RFIsolation=30dBc,LOLeakage=-90dBm,2ndOrderInt=50dBm,DCOffset=0v,NoiseFigure=10dB35RF/Analog:Amp-VGNoiseFigureEnabled,Gain=52dB,2ndOrderintercept=50dBm,3rdOrderIntercept=-3dBm,4thOrderIntercept=50dBm,1dBCompressionPt=-13dBm,NoiseFigure=20dB,AttnLoss@0v=0dB,Slope=32dB/v34、36Source:StepFctAmp=0v,Start=0sec,Offset=0v37Operator:GainGain=1.7e+3,GainUnits=Linear42RF/Analog:Amp-FxdNoiseFigureEnabled,Gain=28dB,2ndOrderIntercept=43dBm，3rdOrderIntercept=33dBm,4thOrderIntercept=100dBm,1dBCompressionPt=20dBm,NoiseFigure=5dB44Operator:SamplerNon-InterpRight,Rate=270.833e+3Hz,Aperture=0sec,ApertureJitter=0sec45Operator:SmplDelayDelay=3samples,Attribute=Passive,InitialCondition=0v,FillLastRegister29、43、46Sink:Analysis3.2.5仿真结果与分析SystemView执行仿真计算期间，会在下方用进度条显示进度。当仿真计算结束后单击分析窗口的按钮即可激活分析窗口，该窗口显示的波形就是本设计中3个接收器的波形，GSM系统仿真结果如图3-5、图3-6、图3-7所示，其中，图3-5为GSM系统输入〔脉冲整形后的数字信号源〕信号的波形；图3-5为GSM系统输入信号采样值波形；图3-6为GSM接收器解调出的信号波形，该信号为尚未抽样判决的信号。图3-5 输入信号图3-6 输入信号采样后图3-7 输出信号 为了更清楚更直观的观察分析输入信号和输出信号的关系，我们可以把输入信号和输出信号置于同以坐标系中比拟，即在同一个图形显示窗口中叠绘输入信号和输出信号的曲线。叠绘结果如图3-8、图3-9所示。其中，图3-8为输入〔脉冲整形后的数字信号源〕信号〔图3-5〕和输出信号〔图3-7〕的比照关系；图3-8为输入信号的采样值〔图3-6〕和输出信号抽样判决后的比照关系。图3-8 输入信号与输出信号图3-9 输入信号的采样值与输出信号抽样判决后 由上面两个输入信号和输出信号仿真结果图的对应关系可以看出，解调出的信号波形虽有一些失真，但大致的包络还是和输入信号相似的，最终经过采样的信号正负电平的判断根本没有受到影响，仍可正确的判决出来。同时也就说明该系统的性能可以满足设计要求。我们还可以从信号波形的频谱图中进行分析。下面来绘制输入信号和输出信号的频谱。同样，为了更清楚更直观的观察分析输入信号和输出信号频谱图的关系，我们在同一个图形显示窗口中叠绘输入信号和输出信号的曲线。得出的仿真结果如图3-10、图3-11、图3-12所示。其中，图3-10为GSM系统输入〔脉冲整形后的数字信号源〕信号的波形频谱；图3-11为GSM接收器解调出的信号波形的频谱；图3-12为GSM系统输入信号和接收器解调信号的频谱在同一个坐标系中的叠绘曲线。图3-10 输入信号图3-11 输出信号图3-12 输入信号与输出信号 根据输入信号和输出信号仿真的频谱图可以看出，输入信号和输出信号的频谱根本是重合的，即输出信号可以很好的描述出输入信号。这与上面得出的结论是一致的。 同时，从输入信号和输出信号的波形图中可以看出，信号在传输的过程中确实是有失真的。这些与信号在调制、解调过程中的损耗，器件的非线性以及信道中的噪声和衰减等原因有关，系统的性能也会因此而降低。因此，我们应尽量减少信号传输中噪声、干扰等的影响以提高系统的性能。第4章 结 论在设计GSM系统的过程中，我深切体会到，实践是理论运用的最好检验。本次设计是对我大学四年所学知识的一次综合性检测和考验，无论是动手能力还是理论知识运用能力都得到了提高，同时加深了我对网络资源认识，大大提高了查阅资料的能力和效率，使我有充足的时间投入到毕业设计当中。本系统的设计主要应用到了移动通信、通信电子线路、数字信号处理、通信原理等多方面的知识，所设计的基于SystemView的GSM系统仿真到达了设计要求。在结果测试和调试方面，应用SystemView软件设置相对应的参数并调试是一个难点，因为只要其中的某个参数设置不合理，将导致仿真结果的完全错误。最后经过屡次调试，修改相应图符的参数，仿真出了正确的波形，并通过信号波形、频谱图等仿真结果，对传输过程中的干扰等系统性能进行了简单的分析。此次设计进一步加深了我对GSM系统传输过程原理的理解，并从理论和实际的角度学习了信道中的干扰对系统性能的影响。如果要仿真要进一步逼近实际的GSM系统，可以在射频发射局部增加混频模块以模拟实际的射频发射局部，同时可以增加交织与解交织以及均衡器等模块，且可以用本软件提供的信道模型来模拟实际的信道，当然，这会大大增大系统设计的难度。由于设计时间及本人能力的限制，本设计已经可以满足全部的设计要求。致谢我所做的“基于SystemView的GSM系统的设计〞是一项仿真的工作。它涉及到对原理的理解、仿真图的设计与调试，参数改良，还有SystemView软件的使用。由于我的能力有限，在做毕业设计的过程中遇到了很多问题和困难，但在老师的指导和同学的帮助下，我最终成功地完成了设计工作。在此，我向他们致以最诚挚的感谢！首先我要感谢的是我的指导老师肖明霞。每次我向老师请教问题时，她都耐心细致的给我讲解指点，并十分关心我的毕业设计进展情况。肖老师还给我提供了几本技术文档，介绍了许多资料供我参考，并给我的设计提出了许多有益的建议。如果没有她的帮助就不可能如期地完成毕业设计。在此，我向肖明霞老师致以由衷的谢意！我还要感谢我的同学管超，他对我的设计给出了有价值的改良和修改意见；感谢王利兰同学，她对我的设计方案中局部原理相关知识进行了讲解，让我顺利完成课程设计中相关技术的编写工作；感谢学院的领导为我们提供机房，让我们可以安心在机房做毕业设计。在此感谢所有给我提供帮助的老师和同学，他们的建议帮助我改良了设计。最后，要特别感谢我的父母，他们在精神上给我的支持是无价之宝。再次感谢我的老师和同学们，是他们的关心和帮助，使我顺利地度过四年的大学生活。参考文献通信世界网：和讯科技：l##智库在线：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．2006,12移动台-百度百科GSM系统：啜钢，王文博，常永宇．移动通信原理与应用［M］．北京：北京邮电大学出版社．2006,12樊昌信，曹丽娜．通信原理［M］．北京：国防工业出版社．2023,2刘长军，黄卡玛，闫丽萍．射频通信电路设计［M］．北京：科学出版社2005,9谢沅清，邓钢．通信电子线路［M］．北京：电子工业出版社．2007,2程邦媛．射频通信线路［M］．北京：科学出版社．2002,8青松，程岱松，武建华．数字通信系统的SystemView仿真分析［M］．北京：北京航空航天大学出版社．2001,6附录1：英文原文(From:MischaSchwartz.MobileWirelessCommunications.Beijing:PublishingHouseofElectronicsIndustry.2005,7)HistoricalDevelopmentofMobileCommunicationShip-to-shorecommunicationwasamongthefirstapplicationsofmobiletelephony.ExperimentalservicebeganoncoastalstemmersbetweenBostonandBaltimoreintheUnitedStatesin1919;commercialserviceusingAMtechnologyat4.2and8.7MHzbeganin1929.ThiswasroughlythesameperiodatwhichAMradiobroadcastingbegantocapturethepublic’sattention.Notethewavelengthsatthesefrequenciesareabout70and35meters,respectively,makingshipssuitablevehiclesforcarryingantennasoftheselengths.Shipswerealsosuitableforthesizeandweightoftheradioequipmentrequiredtobecarried,aswellasbeingabletoprovidethepowerrequired.Policecommunicationwasbegunataboutthesametime.In1928,theDetroitpolicedepartmentintroducedlandmobilecommunicationsusingsmall,ruggedradios.By1934,5000policecarsfrom194municipaland58policesystemsintheUShadbeenequippedfor,andwereusing,mobileradiocommunications.Theseearlymobilecommunicationssystemsusedthefrequencybandat35MHz.Itsoonbecameapparent,however,thatcommunicationtoandfromautomobilesinurbanareaswasoftenunsatisfactorybecauseofdeleteriouspropagationeffectsandhighnoiselevels.PropagationeffectsinurbanenvironmentswereanunknownquantityandstudiesbeganatBellLaboratoriesandelsewhere.Propagationtestswerefirstcarriedoutin1926at40MHz.By1932,testeswerebeingconductedatanumberofotherfrequenciesoveravarietyoftransmissionpathswithvaryingdistances,andwitheffectsduetosuchphenomenaassignalreflection,refraction,anddiffractionnoted.(Suchtestsarestillbeingconductedtodaybyvariousinvestigatorsfordifferentsignalpropagationenvironments,bothindoorandoutdoor,andatdifferentfrequencybands.)In1935,furtherpropagationtestswerecarriedoutinBostonatfrequenciesof35MHzand150MHz.Multipatheffectswereparticularlynotedatthistime.ThetestsalsodemonstratedthatreliabletransmissionwaspossibleusingFMratherthantheearlierAMtechnology.Thesevarioustests,aswellasmanyothertestscarriedoutovertheyearsfollowing,ledtotheunderstandingthatpropagationeffectscouldbeunderstoodintheirsimplestformasbeingthecombinationofthreefactors:aninversedistance-dependentaveragereceivedpowervariationoftheform1/dn,nanintegergreaterthantheusualfree-spacefactorof2;along-termstatisticalvariationabouttheaveragereceivedpower,whichisnowreferredtoasshadoworlog-normalfading;ashort-term,rapidlyvarying,fadingeffectduetovehiclemotion. TheadventofWorldWarⅡinterruptedcommercialactivityonmobilewirelesssystems,butthepost-warperiodsawarapidincreaseinthisactivity,especiallyathigherfrequenciesofoperation.Thesehigherfrequenciesofoperationallowedmoreuserchannelstobemadeavailable.In1946,theFederalCommunicationsCommission,FCC,intheUSA,grantedalicensefortheoperationofthefirstcommercialland-mobiletelephonesysteminStLouis.Bytheendoftheyear,25UScitieshadsuchsystemsinoperation.ThebasicsystemusedFMtransmissioninthe150MHzbandoffrequencies,withcarrierfrequenciesorchannelsspaced120kHzapart.Inthe1950sthechannelspacingwasreducedto60kHz,but,becauseoftheinabilityofreceiverstodiscriminatesufficientlywellbetweenadjacentchannels,neighboringcitiescouldonlyusealternatechannelsspaced120kHzapart.A50-mileseparationbetweensystemswasrequired.Hightowerscoveringarangeof20-30mileswereerectedtoprovidetheradioconnectionstoandfrommobileusers.Fortychannelsorsimultaneouscallsweremadeavailableusingthissystem.TheFCCdividedtheseradiochannelsequallybetweenthelocaltelephonecompanies(Telcos)andnewlyestablishedmobilecarriers,calledRadioCommonCarriers(RCCs).Theseearlymobilesystemsweremanualinoperation,withcallsplacedthroughanoperator.Theyprovidedhalf-duplextransmission,withonesideofaconnectiononlybeingabletocommunicateatanyonetime:bothpartiestoaconnectionusedthesamefrequencychannelfortheairorradioportionoftheconnection,anda“push-to-talk〞procedurewasrequiredforthenon-talkingpartyto“takeover〞thechannel.Withthenumberofchannelsavailablesetat40,thesystemcouldaccommodate800-1000customersinagivenarea,dependingonthelengthofcalls.(Clearly,asuserconversationsincreaseinlength,ontheaverage,thenumberofcustomersthatcanbeaccommodatedmustbereduced.)Asthesystemgrewinpopularity,longwaitinglistsarosetoobtainamobiletelephone.Thesesystemsthustendedtobecomecustomers;prioritymightbegiventodoctors,forexample. Theintroductionofnewsemiconductordevicesinthe1960sandtheconsequentreductioninsystemcostandmobilephone-powerrequirement,aswellasthepossibilityofdeployingmorecomplexcircuitryinthephones,ledtothedevelopmentofaconsiderablyimprovedmobiletelephoneservicecalled,logicallyenough,IMTS,forImprovedMobileTelephoneService.BellLaboratories’developmentofthisnewservicewascarriedonfrom1962to1964,withafieldtrialconductedin1965inHarrisburg,PA.ThisservicehadareducedFMchannelspacingof30kHz,itincorporatedautomaticdialing,andoperatedinafull-duplexmode,i.e.,simultaneousoperationineachdirectionoftransmission,witheachsideofaconversationhavingitsownfrequencychannel.Amobilephonecouldalsoscanautomaticallyforan“idle〞channel,onenotcurrentlyassignedtoauser.Thisnewsystemcouldstillonlyaccommodate800-1000customersinagivenareahowever,andlongwaitinglistsofasmanyas25000potentialcustomerswerequitecommon!Inaddition,thelimitedspectrummadeavailableforthisservice