基于OFDM的VDES地面子系统设计与实现

摘要

甚高频数据交换系统（VHF Data Exchange System，VDES）是一种新型的海上数据交换系统。作为下一代将承担海上各种通讯需求的海事通信系统，它对海上安全航行、海上搜救、海上环境监测等海事应用的发展具有非常大的实用价值。目前，针对VDES开展的研究尚处于初期发展阶段，VDES涉及的技术研究正在逐步深入细化。考虑到海上通信过程中实际信道环境的复杂性，针对系统的抗多径干扰开展的研究将是帮助提升系统可靠性和通信质量的一个重要方向。 本文将正交频分复用（OrthogonalFrequency Division Multiplexing,OFDM）技术融入VDES地面子系统，在VDES协议框架下完成地面子系统详细的算法设计，从而达到利用OFDM技术优越的抗多径性能解决VDES地面子系统存在严重多径干扰问题的目的。首先，在VDES地面子系统基础框架下，设计融合了OFDM技术的VDES地面子系统的完整底层链路系统，并确保各子模块基础性能不差于协议框架提供的需求指标。然后，对系统完成了链路级的全仿真实现，并重点开展了在逼近循环前缀（Cyclic Prefix，CP）大小的时延下多径信道环境的仿真测试，仿真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。研究表明，把OFDM技术引入到VDES系统，在对于帮助VDES系统对抗多径干扰，提升系统稳健性有相当积极的作用。

目录

声明

第1章绪论

1.1 研究背景

1.2 VDES系统简介

1.3 国内外研究现状及发展趋势

1.4 论文结构

第2章OFDM技术简介

2.1 OFDM技术原理

2.2 OFDM关键技术研究

2.2.1 循环前缀

2.2.2 信道估计

2.2.3 同步

2.3 OFDM技术优缺点

2.4 本章小结

第3章 VDES地面子系统设计

3.1引言

3.2 VDES地面子系统设计需求分析

3.2.1 原始需求

3.2.2 技术指标

3.3 VDES地面子系统时隙结构设计

3.3.1 同步信号

3.3.2 信息信号

3.3.3 数据信号

3.3.4 导频信号

3.3.5 缓升和缓降

3.4 VDES地面子系统OFDM算法详细设计

3.4.1 CRC

3.4.2 信道编解码

3.4.3 交织与解交织

3.4.4 比特扰码

3.4.5 调制与解调

3.4.6 循环前缀

3.4.7 时频同步

3.4.8 信道估计

3.5 本章小结

第4章VDES地面子系统验证

4.1 时频同步算法性能验证

4.1.1 系统定时精度验证

4.1.2 系统频偏精度验证

4.2 信息信号性能验证

4.3 数据解调及信道译码性能验证

4.4 系统的性能对比

4.4.1 系统参数设置

4.4.2 吞吐量性能比对

4.4.3 不同调制方式下BER对比

4.4.4 不同Turbo码码率下BER对比

4.4.5 不同信道环境下BER对比

4.5 本章小结

第5章 总结和展望

5.1 论文的总结

5.2 存在的问题及后续工作展望

参考文献

攻读学位期间的科研成果

致谢