一種船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AutomaticIdentification System,AIS)，特別是一種新型AIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 (二）【背景技術(shù)】：
[0002] 原有的AIS系統(tǒng)中，當(dāng)信道負(fù)載率大于60. 5%時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生時(shí)隙沖突，導(dǎo)致接 收端的接收效率低下。因此需要設(shè)計(jì)一種新的AIS系統(tǒng)，增加系統(tǒng)的容量，解決時(shí)隙沖突問(wèn) 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(dòng)通信等 無(wú)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(fù)載下接收效率低的問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0006] 一種新型船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AI巧系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(bào)文的調(diào)制方式，其步驟W 及各步驟細(xì)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(shí)延擴(kuò)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(guò)程如下：
[0010] 在海上甚高頻段，最大時(shí)延擴(kuò)展為T(mén)= 300US，本發(fā)明選擇保護(hù)間隔的長(zhǎng)度Tg= 1. 33ms4T。
[0011] (FDM符號(hào)周期T= 5Tg= 6. 667ms，有效時(shí)間長(zhǎng)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(gè)數(shù)N。。^。日=25曲z/187. 5Hz= 133,其中，5個(gè)子載波將用于導(dǎo)頻，其余128個(gè)子載波用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)際占用的帶寬為 128X187. 5Hz= 24曲Z。
[001引IFFT/FFT內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)需滿足；
[0013] Nca"ies《IFFTsize-l(D
[0014] 其中N。。^。點(diǎn)OFDM系統(tǒng)子載波的個(gè)數(shù)，IFFTdw是IFFT/FFT內(nèi)的采樣點(diǎn)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(diǎn)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(zhǎng)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(guò)程如下：
[0016] 第2.1步、從時(shí)域上設(shè)計(jì)如下：
[0017] 從時(shí)域上看，一個(gè)(FDM符號(hào)的周期為20/3ms，即6. 667ms，恰好是現(xiàn)有的AIS-個(gè) 時(shí)隙長(zhǎng)度的^，即6.6671113 = 26.67/41113。因此，本系統(tǒng)一個(gè)時(shí)隙含有4個(gè)0抑1符號(hào)。
[001引 每一個(gè)帖可容納2250X4 = 9000個(gè)OFDM符號(hào)，每個(gè)OFDM符號(hào)有128個(gè)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(gè)OFDM符號(hào)的數(shù)據(jù)子載波個(gè)數(shù)、Nsube表示 信號(hào)數(shù)量、Tf"m。表示一帖的時(shí)間；當(dāng)使用16QAM調(diào)制各個(gè)子載波時(shí)，Nm"du= 4,由公式似可 得，Rdata= 76.8化PS，當(dāng)使用QPSK調(diào)制各個(gè)子載波時(shí)，Nm"du= 2,可得Rdata= 38.地bps,遠(yuǎn) 遠(yuǎn)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(jìn)行設(shè)計(jì)：
[0022] AIS數(shù)據(jù)傳輸采用面向比特的協(xié)議，它一條標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文位25化it。
[0023] 新型AIS每個(gè)時(shí)隙含有4個(gè)OFDM符號(hào)，每一個(gè)OFDM符號(hào)含有128個(gè)數(shù)據(jù)子載波。 W使用16QAM調(diào)制為例，每個(gè)子載波可W攜帶4bit的信息，一個(gè)AIS標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文需要占用 256bit/4bit= 64個(gè)子載波。由于新型AIS系統(tǒng)的每個(gè)時(shí)隙含有4個(gè)OFDM符號(hào)，那么把報(bào) 文所需的64個(gè)子載波平分到該四個(gè)(FDM符號(hào)上去，即一個(gè)用戶(hù)占用該時(shí)隙的每個(gè)(FDM符 號(hào)的64/4 = 16個(gè)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(gè)OFDM 符號(hào)連續(xù)16個(gè)子載波的方式。為了描述的方便，本發(fā)明將OFDM符號(hào)的133個(gè)子載波從0到 132編號(hào)，把每個(gè)OFDM符號(hào)的第0、33、66、99、132個(gè)子載波作為導(dǎo)頻，第1-16個(gè)子載波作為 第一個(gè)用戶(hù)使用，稱(chēng)為第0發(fā)送單元；第17-32個(gè)子載波作為第二個(gè)用戶(hù)使用，稱(chēng)為第1發(fā) 送單元；第34-49個(gè)子載波作為第=個(gè)用戶(hù)使用，稱(chēng)為第2發(fā)送單元；第50-65個(gè)子載波作 為第四個(gè)用戶(hù)使用，稱(chēng)為第3發(fā)送單元；第67-82個(gè)子載波作為第五個(gè)用戶(hù)使用，稱(chēng)為第4 發(fā)送單元；第83-98個(gè)子載波作為第六個(gè)用戶(hù)使用，稱(chēng)為第5發(fā)送單元；第100-115個(gè)子載 波作為第走個(gè)用戶(hù)使用，稱(chēng)為第6發(fā)送單元；第116-131個(gè)子載波作為第八個(gè)用戶(hù)使用，稱(chēng) 為第7發(fā)送單元。當(dāng)使用QPSK調(diào)制時(shí)，按照上述計(jì)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(diǎn)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(shí)，每個(gè)用戶(hù)僅占用3曲Z 的帶寬。②本發(fā)明設(shè)計(jì)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(shí) 隙沖突。 (四）【附圖說(shuō)明】：
[0026] 圖1為本發(fā)明方案中系統(tǒng)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)報(bào)文結(jié)構(gòu)圖。
[0029] 圖4為本發(fā)明方案中初始化的動(dòng)態(tài)帖圖。 (五）【具體實(shí)施方式】
[0030] W下將參照?qǐng)D1-4對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[0031] 一種新型AIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xì)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(shí)延擴(kuò)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(guò)程如下：
[0035] 在海上甚高頻段，最大時(shí)延擴(kuò)展為T(mén)=300yS，本發(fā)明選擇保護(hù)間隔的長(zhǎng)度Tg= 1. 33ms4T。
[0036](FDM符號(hào)周期T= 5Tg= 6. 667ms，有效時(shí)間長(zhǎng)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(gè)數(shù)N。。^。日=25曲z/187. 5Hz= 133,其中，5個(gè)子載波將用于導(dǎo)頻，其余128個(gè)子載波用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)際占用的帶寬為128X187. 5Hz= 24曲Z。
[0037]IFFT/FFT內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)需滿足；
[003引Ncarries《IFFTsize-l(D
[0039] 其中點(diǎn)OFDM系統(tǒng)子載波的個(gè)數(shù)，IFFTdw是IFFT/FFT內(nèi)的采樣點(diǎn)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(diǎn)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(zhǎng)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(guò)程如下：
[0041] 第2. 1步、從時(shí)域上設(shè)計(jì)如下：
[0042] 從時(shí)域上看，一個(gè)(FDM符號(hào)的周期為20/3ms，即6. 667ms，恰好是現(xiàn)有的AIS-個(gè) 時(shí)隙長(zhǎng)度的1，即6. 667ms= 26. 67/4ms。因此，本系統(tǒng)一個(gè)時(shí)隙含有4個(gè)(FDM符號(hào)。圖 4 1為系統(tǒng)時(shí)隙示意圖，每一個(gè)時(shí)隙含有4個(gè)OFDM符號(hào)，圖2為系統(tǒng)帖結(jié)構(gòu)示意圖，每一帖由 2250個(gè)時(shí)隙構(gòu)成。黑色部分表示循環(huán)前綴，白色部分表示信號(hào)。
[0043] 每一個(gè)帖可容納2250X4 = 9000個(gè)OFDM符號(hào)，每個(gè)OFDM符號(hào)有128個(gè)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(gè)OFDM符號(hào)的數(shù)據(jù)子載波個(gè)數(shù)、Nsube表示 信號(hào)數(shù)量、Tf"m。表示一帖的時(shí)間；當(dāng)使用16QAM調(diào)制各個(gè)子載波時(shí)，Nm"du= 4,由公式似可 得，Rdata= 76.8化PS，當(dāng)使用QPSK調(diào)制各個(gè)子載波時(shí)，Nm"du= 2,可得Rdata= 38.地bps,遠(yuǎn) 遠(yuǎn)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(jìn)行設(shè)計(jì)：
[0049]AIS數(shù)據(jù)傳輸采用面向比特的協(xié)議，它一條標(biāo)準(zhǔn)報(bào)文位25化it,如圖3所示 [0化0] 新型AIS每個(gè)時(shí)隙含有4個(gè)OFDM符號(hào)，如圖1所示，每一個(gè)OFDM符號(hào)含有128個(gè) 數(shù)據(jù)子載波。W使用16QAM調(diào)制為例，每個(gè)子載波可W攜帶4bit的信息，一個(gè)AIS標(biāo)準(zhǔn)報(bào) 文需要占用25化it/4bi