一種船舶自動識別系統(tǒng)設(shè)計方案的制作方法
【專利說明】-種船舶自動識別系統(tǒng)設(shè)計方案 (-)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001] 本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域,設(shè)及船舶自動識別系統(tǒng)(AutomaticIdentification System,AIS),特別是一種新型AIS系統(tǒng)設(shè)計。 (二)【背景技術(shù)】:
[0002] 原有的AIS系統(tǒng)中,當信道負載率大于60. 5%時,系統(tǒng)就會發(fā)生時隙沖突,導(dǎo)致接 收端的接收效率低下。因此需要設(shè)計一種新的AIS系統(tǒng),增加系統(tǒng)的容量,解決時隙沖突問 題,提高接收端的接收效率。
[0003] 正交頻分復(fù)用((FDM)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于IE邸802. 11,I邸E802. 16,4G移動通信等 無線通信領(lǐng)域。 (H)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004] 本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有AIS系統(tǒng)容量小,高負載下接收效率低的問題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0006] 一種新型船舶自動識別系統(tǒng)(AI巧系統(tǒng)設(shè)計方案,該方案使用正交頻分復(fù)用技術(shù) (OFDM)作為AIS系統(tǒng)物理層的核屯、技術(shù),16QAM、QPSK作為AIS報文的調(diào)制方式,其步驟W 及各步驟細節(jié)如下:
[0007] 第1步、確定新型AIS系統(tǒng)的參數(shù);
[000引第2步、結(jié)合第1步所得參數(shù)確定該系統(tǒng)的帖結(jié)構(gòu)。
[0009] 所述第1步中根據(jù)AIS的信道帶寬、時延擴展W及所要求的信息傳輸速率確定新 型AIS系統(tǒng)的參數(shù)的具體過程如下:
[0010] 在海上甚高頻段,最大時延擴展為T= 300US,本發(fā)明選擇保護間隔的長度Tg= 1. 33ms4T。
[0011] (FDM符號周期T= 5Tg= 6. 667ms,有效時間長度為AT=T-Tg= 5. 336ms,即 7; = ^A7V子載波間隔Af= 1/AT= 187.甜z,子載波個數(shù)N。。^。日=25曲z/187. 5Hz= 133,其中,5個子載波將用于導(dǎo)頻,其余128個子載波用來傳輸數(shù)據(jù),實際占用的帶寬為 128X187. 5Hz= 24曲Z。
[001引IFFT/FFT內(nèi)的采樣點數(shù)需滿足;
[0013] Nca"ies《IFFTsize-l(D
[0014] 其中N。。^。點OFDM系統(tǒng)子載波的個數(shù),IFFTdw是IFFT/FFT內(nèi)的采樣點數(shù),在本 系統(tǒng)中Neawe日=133,IFFTdze= 2。,因此在該里,IFFT/FFT內(nèi)的采樣點數(shù)為IFFTdze= 28 = 256,所WIFFT周期就是AT= 5. 336ms,由2; = ^Ar,所W該里循環(huán)前綴的長度為256/4 二 64。
[0015] 所述第2步中結(jié)合第1步所得參數(shù)確定該系統(tǒng)的帖結(jié)構(gòu)的具體過程如下:
[0016] 第2.1步、從時域上設(shè)計如下:
[0017] 從時域上看,一個(FDM符號的周期為20/3ms,即6. 667ms,恰好是現(xiàn)有的AIS-個 時隙長度的^,即6.6671113 = 26.67/41113。因此,本系統(tǒng)一個時隙含有4個0抑1符號。
[001引 每一個帖可容納2250X4 = 9000個OFDM符號,每個OFDM符號有128個數(shù)據(jù)子載 波。
[0019]
(2)
[0020] 其中,Nm"du代表調(diào)制指數(shù)、Ndatasym表示一個OFDM符號的數(shù)據(jù)子載波個數(shù)、Nsube表示 信號數(shù)量、Tf"m。表示一帖的時間;當使用16QAM調(diào)制各個子載波時,Nm"du= 4,由公式似可 得,Rdata= 76.8化PS,當使用QPSK調(diào)制各個子載波時,Nm"du= 2,可得Rdata= 38.地bps,遠 遠高于現(xiàn)有AIS的信道速率9. 6化PS。
[0021] 第2. 2步、從頻域上進行設(shè)計:
[0022] AIS數(shù)據(jù)傳輸采用面向比特的協(xié)議,它一條標準報文位25化it。
[0023] 新型AIS每個時隙含有4個OFDM符號,每一個OFDM符號含有128個數(shù)據(jù)子載波。 W使用16QAM調(diào)制為例,每個子載波可W攜帶4bit的信息,一個AIS標準報文需要占用 256bit/4bit= 64個子載波。由于新型AIS系統(tǒng)的每個時隙含有4個OFDM符號,那么把報 文所需的64個子載波平分到該四個(FDM符號上去,即一個用戶占用該時隙的每個(FDM符 號的64/4 = 16個子載波。為了接收端接收信息的方便,新型AIS系統(tǒng)采取占用每個OFDM 符號連續(xù)16個子載波的方式。為了描述的方便,本發(fā)明將OFDM符號的133個子載波從0到 132編號,把每個OFDM符號的第0、33、66、99、132個子載波作為導(dǎo)頻,第1-16個子載波作為 第一個用戶使用,稱為第0發(fā)送單元;第17-32個子載波作為第二個用戶使用,稱為第1發(fā) 送單元;第34-49個子載波作為第=個用戶使用,稱為第2發(fā)送單元;第50-65個子載波作 為第四個用戶使用,稱為第3發(fā)送單元;第67-82個子載波作為第五個用戶使用,稱為第4 發(fā)送單元;第83-98個子載波作為第六個用戶使用,稱為第5發(fā)送單元;第100-115個子載 波作為第走個用戶使用,稱為第6發(fā)送單元;第116-131個子載波作為第八個用戶使用,稱 為第7發(fā)送單元。當使用QPSK調(diào)制時,按照上述計算方法,可W得到該調(diào)制下的子載波分 配情況。
[0024] 本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果:
[0025] ①提高了AIS的頻譜利用率,在使用16QAM作為調(diào)制方式時,每個用戶僅占用3曲Z 的帶寬。②本發(fā)明設(shè)計新型AIS系統(tǒng)的主要目的在于提高AIS網(wǎng)絡(luò)的容量,從而減少了時 隙沖突。 (四)【附圖說明】:
[0026] 圖1為本發(fā)明方案中系統(tǒng)時隙示意圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明方案中系統(tǒng)帖結(jié)構(gòu)示意圖。
[002引圖3為本發(fā)明方案中AIS標準報文結(jié)構(gòu)圖。
[0029] 圖4為本發(fā)明方案中初始化的動態(tài)帖圖。 (五)【具體實施方式】
[0030] W下將參照圖1-4對本發(fā)明的【具體實施方式】進行說明。
[0031] 一種新型AIS系統(tǒng)設(shè)計方案,該方案使用正交頻分復(fù)用技術(shù)((FDM)作為AIS系統(tǒng) 物理層的核屯、技術(shù),其步驟W及各步驟細節(jié)如下:
[0032] 第1步、確定新型AIS系統(tǒng)的參數(shù);
[0033] 第2步、結(jié)合第1步所得參數(shù)確定該系統(tǒng)的帖結(jié)構(gòu)。
[0034] 所述第1步中根據(jù)AIS的信道帶寬、時延擴展W及所要求的信息傳輸速率確定新 型AIS系統(tǒng)參數(shù)的具體過程如下:
[0035] 在海上甚高頻段,最大時延擴展為T=300yS,本發(fā)明選擇保護間隔的長度Tg= 1. 33ms4T。
[0036](FDM符號周期T= 5Tg= 6. 667ms,有效時間長度為AT=T-Tg= 5. 336ms,即 2; =^Ar,-子載波間隔Af= 1/AT= 187.甜z,子載波個數(shù)N。。^。日=25曲z/187. 5Hz= 133,其中,5個子載波將用于導(dǎo)頻,其余128個子載波用來傳輸數(shù)據(jù),實際占用的帶寬為128X187. 5Hz= 24曲Z。
[0037]IFFT/FFT內(nèi)的采樣點數(shù)需滿足;
[003引Ncarries《IFFTsize-l(D
[0039] 其中點OFDM系統(tǒng)子載波的個數(shù),IFFTdw是IFFT/FFT內(nèi)的采樣點數(shù),在本 系統(tǒng)中Neawe日=133,IFFTdze= 2。,因此在該里,IFFT/FFT內(nèi)的采樣點數(shù)為IFFTdze= 28 = 256,所WIFFT周期就是AT= 5. 336ms,由7; = ^A;r,所W該里循環(huán)前綴的長度為256/4 = 64。各參數(shù)數(shù)值如表1所示。
[0040] 所述第2步中結(jié)合第1步所得參數(shù)確定該系統(tǒng)的帖結(jié)構(gòu)的具體過程如下:
[0041] 第2. 1步、從時域上設(shè)計如下:
[0042] 從時域上看,一個(FDM符號的周期為20/3ms,即6. 667ms,恰好是現(xiàn)有的AIS-個 時隙長度的1,即6. 667ms= 26. 67/4ms。因此,本系統(tǒng)一個時隙含有4個(FDM符號。圖 4 1為系統(tǒng)時隙示意圖,每一個時隙含有4個OFDM符號,圖2為系統(tǒng)帖結(jié)構(gòu)示意圖,每一帖由 2250個時隙構(gòu)成。黑色部分表示循環(huán)前綴,白色部分表示信號。
[0043] 每一個帖可容納2250X4 = 9000個OFDM符號,每個OFDM符號有128個數(shù)據(jù)子載 波。
[0044]
(2)
[0045] 其中,Nm"du代表調(diào)制指數(shù)、Ndatasym表示一個OFDM符號的數(shù)據(jù)子載波個數(shù)、Nsube表示 信號數(shù)量、Tf"m。表示一帖的時間;當使用16QAM調(diào)制各個子載波時,Nm"du= 4,由公式似可 得,Rdata= 76.8化PS,當使用QPSK調(diào)制各個子載波時,Nm"du= 2,可得Rdata= 38.地bps,遠 遠高于現(xiàn)有AIS的信道速率9. 6化PS。各參數(shù)數(shù)值如表1所示。
[0046] 表1新型AIS系統(tǒng)參數(shù)表
[0047]
[0048] 第2. 2步、從頻域上進行設(shè)計:
[0049]AIS數(shù)據(jù)傳輸采用面向比特的協(xié)議,它一條標準報文位25化it,如圖3所示 [0化0] 新型AIS每個時隙含有4個OFDM符號,如圖1所示,每一個OFDM符號含有128個 數(shù)據(jù)子載波。W使用16QAM調(diào)制為例,每個子載波可W攜帶4bit的信息,一個AIS標準報 文需要占用25化it/4bi