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NAVDAT接收系统中OFDM技术的研究与实现

王玉飞  
【摘要】:本文在调研GMDSS复审及现代化发展趋势,E-Navigation发展战略规划等基础上,对水上通信业务中最新提出的新式中频高速数字海上安全播发系统一NAVDAT进行了跟踪、研究,通过进一步研究NAVDAT接收系统中正交频分复用(OFDM)技术,实现了NAVDAT信号的解调。同时,结合软件无线电思想,对NAVDAT接收系统的OFDM解调模块进行设计,并在基于ARM Cortex-M4内核的STM32F4嵌入式平台上通过软件编程实现OFDM解调。NAVDAT系统与现行海上安全信息播发NAVTEX系统的运行模式相似,不同的是,其工作模式是所有海岸电台通过一个特殊的时隙共享10kHz信道,在500kHz频段采用16-QAM和OFDM的数字调制方式对大量子载波进行调制,大大提高数据传输速率。相比NAVTEX系统采用的FSK调制技术,NAVDAT系统所采用的OFDM调制技术能够将高速串行数据转化成低速并行数据进行传输,在提高频带利用率及数据传输速度的同时,也克服了信道多径效应对数据流的影响。通过研究NAVDAT系统中船载接收端的系统结构和OFDM调制解调原理,根据国际电信联盟(ITU)中NAVDAT系统相关的最新国际标准要求,给出了信号解调算法,包括对NAVDAT信号训练序列的处理、导频信号的处理、以及QAM编码映射算法。在实现方面,采用嵌入式系统作为处理平台,运用系统中的FATFS文件系统、USB HOST接口技术对采用数字化音频波形调制的文件进行数据提取:数据提取后使用STM32F4固件库中的DSP数字处理库函数对数字化音频信号进行处理,根据信号解调算法编写相应程序,实现了NAVDAT信号的解调;最后对NAVDAT接收系统中OFDM技术进行了仿真试验,验证了算法的正确性。本文的研究结果符合未来水上通信技术的发展趋势,为GMDSS现代化进程中船载设备的软件化、跨平台应用提供了技术基础,有助于未来NAVDAT船载接收机的研制。


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