基于OFDM的VDES地面子系统设计与实现

发布时间：2020-04-05 05:07

【摘要】：甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System,VDES)是一种新型的海上数据交换系统。作为下一代将承担海上各种通讯需求的海事通信系统,它对海上安全航行、海上搜救、海上环境监测等海事应用的发展具有非常大的实用价值。目前,针对VDES开展的研究尚处于初期发展阶段,VDES涉及的技术研究正在逐步深入细化。考虑到海上通信过程中实际信道环境的复杂性,针对系统的抗多径干扰开展的研究将是帮助提升系统可靠性和通信质量的一个重要方向。本文将正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术融入VDES地面子系统,在VDES协议框架下完成地面子系统详细的算法设计,从而达到利用OFDM技术优越的抗多径性能解决VDES地面子系统存在严重多径干扰问题的目的。首先,在VDES地面子系统基础框架下,设计融合了OFDM技术的VDES地面子系统的完整底层链路系统,并确保各子模块基础性能不差于协议框架提供的需求指标。然后,对系统完成了链路级的全仿真实现,并重点开展了在逼近循环前缀(Cyclic Prefix,CP)大小的时延下多径信道环境的仿真测试,仿真结果表明在大时延多径信道环境下系统仍具有很好的抗多径性能,且传输速率略高于当前VDES标准协议参数。研究表明,把OFDM技术引入到VDES系统,在对于帮助VDES系统对抗多径干扰,提升系统稳健性有相当积极的作用。
【图文】：

规划图,规划图,系统功能,频率

支持以下既有功能：AIS、ASM 数据交换（ASM exchange）、电子导航（e-Navigation）、增强海事通讯（enhanced maritime communication）、GMDSS现代化（modernized GMDSS）[6]。VDES 技术特点如下：无线电频道和卫星检测AIS1、AIS2 的应用频道分别为 CH75 和 CH76，而且全部使用统一信息结构[6]。图1.1 中十分清晰的显示了 VDES 系统的功能和频率的使用情况。

框图,基础模型,框图

OFDM 技术的起源可追溯至上世纪 50 年代中期，但当时系统是由模拟滤波器实现，因系统复杂度较高和当时硬件工艺水平的掣肘，致使发展一度受阻。直至 20 世纪 70 年代，S.B Weinstein 提出用离散傅立叶变换(Discrete FourierTransform ，DFT)实现多载波调制，为 OFDM 的使用奠定了理论基础，到了 80年代，L. J. Cirtrini 首先针对 OFDM 在实际系统应用中面临的问题和解决途径进行了细致分析。此后，随着集成电路和硬件工艺的迅猛发展，OFDM 技术被更大主流通信系统采用，得到了广泛的应用[23][24]。2.1 OFDM 技术原理OFDM 技术的基本原理就是将原始信号通过串并转换分割为 N 个子信号，然后用这 N 个子信号去调制 N 路互相正交的子载波，，最后将 N 路信号叠加即可得到发射信号；接收端则用得到的 N 路信号分别混频、积分后并串转换得到原始信号[25]。系统的基本模型框图如图 2.1 所示。0d0j2 tfeπ0j2 tfe π0~d
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN914

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