VDES信号Turbo译码研究

为了准确高效地实现VDES数据段Turbo译码,文中研究了迭代译码的两种主要方法:软输出维特比算法(SOVA)和BCJR算法,分析和比较了两种算法的译码性能、计算量以及硬件实现时的资源消耗。选择VDES系统中两个码率不同的链路信号ID20和ID21,分析了迭代次数对两种算法译码性能的影响,给出了两种算法的误码率曲线和误帧率曲线。Matlab仿真结果表明,两种算法在VDES系统标准要求的最低信噪比下工作时,误帧率均能低于10^(-1)。BCJR算法的译码性能优于SOVA算法,计算量明显高于SOVA算法。当考虑用DSP实现Turbo译码时,SOVA算法耗时少于BCJR算法,但在用FPGA实现时BCJR算法耗时更少。

VDES上行ID20信号帧头检测算法研究

为了提高VDES上行ID20信号在低信噪比和大多普勒频偏情况下的信号检测概率,提出了一种基于频率信道化的分段相关帧头检测算法。利用频率信道化将频偏范围缩小,在每个子信道内结合本地序列分段相关、非相干积累和与恒虚警门限比较等过程对信号帧头进行检测。介绍了ID20信号模型,描述了基于频率信道化的分段相关帧头检测算法原理,理论推导了虚警率与门限因子的关系,并对算法的性能进行仿真。仿真结果表明,该算法可以抵抗4 000 Hz大频偏,并且信噪比得到了明显改善,当检测概率为0.9时,相比于VDES中常用的差分帧头检测算法的检测性能,信噪比可以提高6.3 dB。

基于DQN的VDES异构星座兼容策略

异构VDES(VHF data exchange system)星座采用相同的通信频率和时分多址通信机制,使得异构星座重复覆盖区域内存在大量由时隙冲突造成的同频干扰,严重影响通信质量。针对此问题,提出一种基于深度Q网络(DQN)的星座间兼容策略。基于VDES通信流程,设置船站作为资源信息中转节点,赋予卫星对通信环境的感知能力。在此基础上,将异构星座场景下的资源分配问题建模为强化学习问题,提出一种基于DQN的时隙资源分配算法。通过重构历史资源信息和当前资源信息,规划最优时隙资源分配方案,并根据结果对算法迭代优化。仿真结果表明,所提出的策略可以有效提高通信性能。

VDES系统中OFDM调制方式的仿真研究

针对现有的数据链路负载问题,提出数字OFDM调制方法。文中以VDES为研究背景,提出将高速传输技术正交频分复用(OFDM)集成到VDES系统中,进行物理层仿真建模,采用不同的数字调制方案模拟海上真实数据通信的误码率性能,并对其通信系统的性能进行仿真分析。结果表明,该方法可以实现较低的误码率,有效地实现海上甚高频数据通信。

基于OFDM的VDES地面子系统设计

为解决海上远距离通信给甚高频数据交换系统(VDES)地面子系统带来的严重多径干扰,将正交频分复用(OFDM)技术融入VDES地面子系统,在协议框架下完成对系统物理层时隙结构的设计,利用OFDM技术优越的抗多径性能解决VDES地面子系统存在的严重多径干扰问题。首先,在VDES地面子系统基础框架下,设计融合了OFDM技术的VDES地面子系统完整底层链路系统,并确保各子模块基础性能不差于建议书提供的需求指标。然后,利用MATLAB软件对系统开展了在逼近循环前缀(CP)大小的极限时延下多径信道环境的仿真测试,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。最后,完成了系统的硬件设计并于大连海域完成海上实测,系统最大极限空口速率可达312.7 kbit/s。研究表明,把OFDM技术引入到VDES系统,对于帮助VDES系统对抗多径干扰,提升系统稳健性有相当重要的作用,这也是VDES系统发展需要探索的方向之一。

天基VDES载荷技术研究

卫星VDES是一项正在发展中的技术,国内外都在积极参与和推动天基VDES系统的建设。对天基VDES载荷技术进行了研究,介绍了VDES的系统原理,对卫星环境下VDES载荷面临的特殊问题进行了分析,提出了天基VDES载荷的初步设想。

军民融合创新产业化商业模式探究——以VDES系统为例

随着e–航海进入全面实施阶段,海上通信导航领域核心技术的自主可控是摆在我国面前需要迫切解决的重要课题。甚高频数据交换系统VDES作为一种新型的数字通信系统,不仅有助于提高现有海上甚高频频段的通信速率,还将改变现有海上甚高频的通信方式,市场前景十分广阔。航天企业在卫星通信、飞行器测控通信领域积累了丰富的系统工程经验,将其应用于航海导航领域有利于加速VDES系统关键技术的攻克。本文对VDES系统进行了系统概述,全面分析了该系统的市场环境与发展前景,从中得出VDES系统商业模式的发展建议与启示,为后续市场发展提供参考决策,也为军民融合产业发展提供了蓝本。

VDES在海上通信中的应用研究

现阶段,通信技术仍然是航运业智能化发展的制约因素。随着智能航运的有序推进,海上通信需求将不断增大。VDES系统采用国际通用标准,其双向高速通信能力可以更好地满足海上交通安全相关的数据传输和信息交换需求,应用前景极为广阔。本文基于VDES系统的技术特性,开展VDES系统的应用方向和应用场景研究,为有关主管部门制定相关政策提供决策参考和技术支撑。

VDES中频偏估计与相位跟踪算法研究

针对甚高频数据交换系统(VDES)中的16QAM调制信号的频偏估计问题,在M&M算法基础上,结合滑动窗口去相偏的算法思想,并利用信号帧结构中Reed Muller码的良好的纠错能力,提出了一种两步M&M频偏估计与相位跟踪算法,先做范围较大的粗频偏估计,再做精度较高的细频偏估计,最后保持相位跟踪状态。仿真结果在工作条件Eb/N0=4 dB左右,性能损失小于1 dB。研究结果表明,该算法能够提高低信噪比下的估计精度,提高解调系统的误码性能。

VDES中ASM信号频偏估计算法研究

甚高频数据交换系统(VDES)是新一代船舶通信系统,由于卫星和船舶的移动,信号中存在多普勒频移,要完成信号的解调,必须对其多普勒频率进行精确地估计和抵消。为此,针对VDES中的特定应用消息(ASM)信号的频偏估计问题,基于M&M算法,提出了一种两步估计算法,先做范围较大,精度较低的粗频偏估计,再做范围较小,但精度较高的细频偏估计。仿真结果表明,两步估计算法的总估计范围为原始算法的两倍,并且具有较高的估计精度,在Eb/N0>4 dB后,归一化频偏估计的均方误差小于10^-4。

基于VDES的空天地海通信网络架构与关键技术

随着航运业务的不断发展,现有的海事通信技术难以满足日益增长的用户需求,基于VDES的"空天地海"通信网络成为国际海事通信研究的热点。在介绍VDES的发展背景和发展现状的基础上,分析了VDES的系统架构模型和频谱分配策略,并对VDES的关键技术进行阐述,最后对VDES技术的发展前景进行了展望。VDES的全球覆盖可对"空天地海"通信网络的全面部署提供有力的支撑,将对建设智慧海洋发挥重要作用。

基于数字多波束星载多通道VDES设计

阐述了甚高频数据交换系统(VDES)系统产生背景,针对目前普遍存在的系统通信速率受限以及自动识别系统(AIS)时隙冲突问题,提出一种全双工射频通信频段设计方法和时隙冲突解决途径。通过采用多个射频通道以及多个波束合成,利用阵列天线和数字波束合成(DBF)技术,将卫星大覆盖范围划分为多个相互独立区域,缩小单个天线波束视场覆盖范围,减少单波束范围内船舶数量,能有效降低AIS信号时隙冲突。以600 km卫星轨道为例,介绍了8通道及8个波束DBF设计方法,对波束视场和天线增益等进行了仿真计算。结果表明:多波束可覆盖±42°视场角范围,单波束视场角最大为±14°。

海事通信技术新进展——VDES系统

可靠的海事通信不但满足了船舶正常航行和运营的需要，更是海上生命安全必不可少的基本保证它从原始的旗语、灯光信号开始，经过无线电报、无线电话，发展到现在的多频段、多平台通信，逐渐形成了一套天地一体的立体化无线通信网络．在这个发展过程中，船舶自动识别（AIS）系统扮演了举足轻重的角色自2000年以来，在确保海上交通安全、改善海上交通秩序、确保船舶航行安全方面发挥着不可或缺的作用，目前从事国际航运的各类船舶必须装配AIS设备、

具有强迫事件的VDES的状态反馈控制

对具有强迫事件的ＶＤＥＳ的状态反馈控制理论进行了探讨，在给定闭环系统行为规范的条件下，得到并证明了控制器存在的充分必要条件。

谈甚高频数字交换系统(VDES)

文中回顾了船舶通信的历程,分析了AIS系统在远洋航行中的局限性,引入了VDES(甚高频数据通信系统),并介绍了ASM、路基VDE、天基VDE等概念,最后总结了AIS+ASM--数据流的集成功能,从而为解决远洋航行问题提供可借鉴的经验。

VDES通信技术应用及其发展趋势

海上数字通信VDES技术国际标准正在积极制定中,作为e-航海战略的核心通信方式之一,是国际海上通信领域的研究热点。在介绍VDES通信技术发展背景、发展路线和系统框架及关键技术的基础上,讨论VDES技术的应用及其发展趋势,为我国VDES发展和行业研究机构提供参考。

海上甚高频数据交换系统(VDES)建设与思考

党的十九大报告提出"加快建设海洋强国"战略发展要求。建立安全、高效、自主可控的海上信息服务保障体系迫在眉睫。甚高频数据交换系统(VDES)作为下一代海事通信系统,可提供全天时、全天候的甚高频数据通信、数据采集和海上物联等信息管控及服务,应用前景极为广阔。本文在对VDES系统国内外发展现状与趋势进行梳理的基础上,研究提出了VDES系统建设的对策建议。

我国VDES现状与发展研究

文中分析了VDES发展背景及意义的基础上,基于VDES演示验证系统及测试,重点介绍了我国开展VDES研究和建设情况,提出了推进VDES建设的对策和建议。

甚高频数据交换系统(VDES)在航海保障体系中的应用探讨

本文梳理了VDES的国内外发展现状,介绍了VDES的技术要求及工作原理,阐述了VDES的优势,探讨了VDES在航海保障体系中的应用。

基于随机森林算法的VDES星船信道调度技术

为解决目前船舶通信系统AIS的信道拥塞问题,ITU、IMO及IALA等国际海事组织提出了VDES的概念。根据目前所颁布的ITU-R M.2092-0等相关国际标准,VDES主要采用SOTDMA的多址方式。SOTDMA可以有效缓解船-船与船-岸之间的时隙冲突,但是在远距离和大范围的星船通信中,时隙冲突仍旧存在。文章拟从天基VDE的角度出发,在船舶时隙预约的基础上,提出一种基于随机森林算法的VDES星船信道调度技术。该技术以当前时刻的业务集作为训练子集,采用随机森林算法进行预测,并把时隙预测结果作为下一时刻信道时隙的划分参考,以此增加在TDMA多址方式下的通信效率,且减少时隙冲突。同时,为了保证紧急业务的有效接入,提出了一种紧急业务的信道分配方法。