【摘要】：船舶自動識別系統(tǒng)(Automatic Identification System,AIS)是一種工作于甚高頻段的船舶識別和導航系統(tǒng)。AIS主要用于船舶航行的數(shù)字化導航,實現(xiàn)船船和船岸間航行信息的自動交換。隨著船舶用戶數(shù)量急劇增加,航運業(yè)務的日益繁忙,AIS的頻帶資源嚴重不足,時隙沖突日益嚴重;AIS的信息傳輸速率為9.6kbps,只能傳輸簡單的廣播信息,不能傳輸圖片、音頻信息、視頻信息,無法進行天氣實時播報。基于此,本文提出了一種基于正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的新型AIS系統(tǒng);就該系統(tǒng)對符號定時偏差和載波頻率偏差敏感的問題,提出了一種基于相關特性函數(shù)的盲同步估計算法;針對新型AIS系統(tǒng)峰均功率比(Peak to Average Power Ration,PAPR)較高的問題,提出了低復雜度(Selected Mapping,SLM)限幅級聯(lián)算法。本文工作如下:(1)新型AIS系統(tǒng)設計主要包括系統(tǒng)參數(shù)設計、系統(tǒng)的幀結構設計、子載波起始位置設計、SO-TDMA協(xié)議設計。新型AIS系統(tǒng)的船舶容量提高了6倍,減輕了高負載下的時隙碰撞問題,信息傳輸速率達到了67.2kbps,遠高于現(xiàn)有AIS系統(tǒng)的9.6 kbps。(2)提出了基于相關特性函數(shù)的符號定時偏差和載波頻偏同步算法,該算法在未知多徑信道長度的情況下,直接通過對接收信號做相關構造一個歸一化的相關特性函數(shù),通過此函數(shù)便可得到符號時延位置?和多徑信道長度L,進而得到載波頻率偏差。(3)根據(jù)傅里葉變換的性質提出了低復雜度SLM限幅級聯(lián)算法,該算法的計算復雜度可降低35%左右。與此同時,在分組數(shù)M滿足??128 M時,該算法最為合適。文中詳細地分析了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,低復雜度的SLM限幅級聯(lián)算法的PAPR性能比單一算法好,具有更低的計算復雜度。
[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.
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U675.7;TN929.53

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本文編號：2168147