【摘要】：船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Automatic Identification System,AIS)是一種工作于甚高頻段的船舶識(shí)別和導(dǎo)航系統(tǒng)。AIS主要用于船舶航行的數(shù)字化導(dǎo)航,實(shí)現(xiàn)船船和船岸間航行信息的自動(dòng)交換。隨著船舶用戶數(shù)量急劇增加,航運(yùn)業(yè)務(wù)的日益繁忙,AIS的頻帶資源嚴(yán)重不足,時(shí)隙沖突日益嚴(yán)重;AIS的信息傳輸速率為9.6kbps,只能傳輸簡(jiǎn)單的廣播信息,不能傳輸圖片、音頻信息、視頻信息,無法進(jìn)行天氣實(shí)時(shí)播報(bào)�；诖�,本文提出了一種基于正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的新型AIS系統(tǒng);就該系統(tǒng)對(duì)符號(hào)定時(shí)偏差和載波頻率偏差敏感的問題,提出了一種基于相關(guān)特性函數(shù)的盲同步估計(jì)算法;針對(duì)新型AIS系統(tǒng)峰均功率比(Peak to Average Power Ration,PAPR)較高的問題,提出了低復(fù)雜度(Selected Mapping,SLM)限幅級(jí)聯(lián)算法。本文工作如下:(1)新型AIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、子載波起始位置設(shè)計(jì)、SO-TDMA協(xié)議設(shè)計(jì)。新型AIS系統(tǒng)的船舶容量提高了6倍,減輕了高負(fù)載下的時(shí)隙碰撞問題,信息傳輸速率達(dá)到了67.2kbps,遠(yuǎn)高于現(xiàn)有AIS系統(tǒng)的9.6 kbps。(2)提出了基于相關(guān)特性函數(shù)的符號(hào)定時(shí)偏差和載波頻偏同步算法,該算法在未知多徑信道長(zhǎng)度的情況下,直接通過對(duì)接收信號(hào)做相關(guān)構(gòu)造一個(gè)歸一化的相關(guān)特性函數(shù),通過此函數(shù)便可得到符號(hào)時(shí)延位置?和多徑信道長(zhǎng)度L,進(jìn)而得到載波頻率偏差。(3)根據(jù)傅里葉變換的性質(zhì)提出了低復(fù)雜度SLM限幅級(jí)聯(lián)算法,該算法的計(jì)算復(fù)雜度可降低35%左右。與此同時(shí),在分組數(shù)M滿足??128 M時(shí),該算法最為合適。文中詳細(xì)地分析了SLM限幅算法。仿真表明該算法使新型AIS系統(tǒng)的PAPR值優(yōu)化了6.04dB,低復(fù)雜度的SLM限幅級(jí)聯(lián)算法的PAPR性能比單一算法好,具有更低的計(jì)算復(fù)雜度。
[Abstract]:Automatic ship Identification system (Automatic Identification system AIS) is a kind of ship identification and navigation system working in VHF section. AIS is mainly used for the digitized navigation of ship navigation and realizes the automatic exchange of navigation information between ship and shore. With the rapid increase in the number of ship users, the increasingly busy shipping business is seriously short of the frequency band resources of AIS. The information transmission rate of AIS is 9.6kbps. it can only transmit simple broadcast information, not pictures and audio information. Video message, can not be broadcast in real time weather. In this paper, a novel AIS system based on orthogonal frequency division multiplexing (Orthogonal Frequency Division) is proposed, and a blind synchronization estimation algorithm based on correlation characteristic function is proposed to solve the problem that the system is sensitive to symbol timing deviation and carrier frequency offset. In order to solve the problem of high peak-to-average power (PAPR) of a new AIS system, a low complexity (Selected Mapping PAPR) concatenation algorithm is proposed. The main work of this paper is as follows: (1) the design of the new AIS system mainly includes the design of system parameters, the frame structure of the system, and the design of SO-TDMA protocol. The ship capacity of the new AIS system is increased by six times, and the time slot collision problem under high load is alleviated. The rate of information transmission is 67.2 kpss, which is much higher than that of existing AIS systems. (2) A symbol timing offset and carrier frequency offset synchronization algorithm based on correlation characteristic function is proposed. By correlating the received signal directly, a normalized correlation characteristic function is constructed, through which the symbol delay position can be obtained. (3) according to the nature of Fourier transform, a low complexity SLM amplitude limiting cascade algorithm is proposed, and the computational complexity of the algorithm can be reduced by about 35%. At the same time, when the number of blocks M satisfies 128m, the algorithm is most suitable. In this paper, the SLM limiting algorithm is analyzed in detail. The simulation results show that the PAPR value of the new AIS system is optimized by 6.04 dB, and the PAPR performance of the low complexity SLM limiter cascade algorithm is better than that of the single algorithm, and the computational complexity is lower.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U675.7;TN929.53

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本文編號(hào)：2168147