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。

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°。

海上甚高频数据通信系统中的多径时延

为改进传统的海上甚高频(Very High Frequency,VHF)的模拟通信方式,实现海上通信现代化,针对国际灯塔与航标协会(International Association of Lighthouse Authorities,IALA)和国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)提出的VHF数据通信系统(VHF Data Exchange System,VDES)研究计划,建立基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的数据传输模型.海上无线信道的多径时延的确定是建立OFDM系统的关键,因此通过建立海上无线信道的多径传播模型分析和计算海上无线信道的多径时延.通过实验证明,该方法能够获得较低的误码率,有效实现海上VHF数据通信.

船舶通信与导航现代化发展趋势研究

追溯船舶通信与导航发展历史,针对国际海事组织提出的"全球海上遇险与安全系统(GMDSS)现代化"和"e-Navigation"战略,分析未来船舶通信与导航现代化采用的主要技术和业务,指出:1 VDES将在水上移动通信业务和卫星移动通信业务中广泛使用;2卫星通信将在未来船舶通信现代化中扮演更重要角色;3 VDES将助力AIS的升级;4 e-navigation战略目标就是实现船舶导航与信息交换现代化;5海上安全信息播发与接收技术将全面升级;6国际海事组织推进的GMDSS现代化和e-Navigation战略具有里程碑意义,对航运界诸多领域将产生广泛和深远的影响。