Физический уровень

На физическом уровне определяются требования к характеристикам приемопередатчика: виду модуляции сигнала, частотам, излучаемой мощности и т.п. Это чисто аппаратный уровень. Требования к АИС на физическом уровне сведены в табл. 2.1. Передача данных осуществляется в УКВ диапазоне морской подвижно службы. Передача данных по умолчанию должна осуществляться на каналах

AIS 1 и AIS 2, если иначе не определено компетентными властями. В территориальных водах рабочие каналы могут назначаться базовой станцией АИС. Транспондер для повышения пропускной способности и повышения надежности работает на двух параллельных каналах. Два отдельных TDMA приемника используются одновременно для параллельного приема информации по двум независимым частотным каналам. Для передачи используется один TDMA передатчик попеременно на двух независимых частотных каналах.

АИС должна иметь возможность работы на каналах 25 кГц или 12,5 кГц. 25 кГц канал используется в открытом море, в то время как 25 кГц или 12,5 кГц каналы используются в территориальных водах.

Таблица 2.1 – Требования к АИСна физическом уровне Название параметра Значение Диапазон частот, МГц 156,025 - 162,025 Разнос между каналами, кГц 12,5/25

AIS 1 (канал 1 по умолчанию, ch 87B, 2087), МГц 161,975

AIS 2 (канал 2 по умолчанию, ch 88B, 2088), МГц 162,025

Ширина полосы частотного канала Узкая (12,5 кГц)/ Широкая (25 кГц)

Скорость битов, бит/сек 9600 Обучающая последовательность, бит 24

Время установки передатчика (мощность передачи в пределах 20% от конечного значения, стабиль-

ность частоты в пределах 1,0 кГц от конечного значения), мс ≤ 1,0

Выходная мощность передатчика, Вт 2/12,5

Кодирование данных NRZI

Модуляция Адаптированная к полосе GMSK/FM

Индекс частотной модуляции при узкой полосе при широкой полосе 0,25 0,5

Стабильность частоты передатчика ±3 ppm (±3 х 10-6) 23

В передатчике осуществляется частотная манипуляция с предварительной низкочастотной фильтрацией модулирующего сигнала (Gaussian minimum shift keying, GMSK/FM). Формирование GMSK/FM сигнала поясняется рис. 2.2.

На рис. 2.2 представлены схема GMSK/FM модулятора и временные диаграммы сигналов. Данные представляются так называемым «инверсным кодом без возвращения к нулю» (Non return to zero, inverse NRZI). Код NRZI меняет уровень сигнала на противоположный при передаче «единицы» данных. При передаче «нуля» уровень сигнала не изменяется. Далее сигнал NRZI проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ) с амплитудно-частотной характеристикой, близкой по форме к гауссовой кривой. Этим и определяется название сигнала. Сглаживание сигнала необходимо для уменьшения ширины полосы частот, занимаемой радиосигналом. Такой фильтр также минимизирует межсимвольные искажения сигнала. После ФНЧ модулирующий сигнал поступает на генератор, управляемый напряжением (ГУН) для формирования частотно-манипулированного радиосигнала. Частота радиосигнала на выходе ГУН отклоняется в ту или иную сторону от средней частоты fo.Девиация частоты, т.е. максимальное отклонение от среднего значения частоты составляет ∆f=2,4 кГц при широкой полосе (25 кГц) и ∆f=1,2 кГц при узкой полосе (12,5 кГц). Такая девиация частоты обеспечивается при индексе модуляции 0,5 при работе на 25 кГц канале и 0,25 при работе на 12,5 кГц канале. На выходе ГУН, таким образом,

формируется сигнал GMSK/FM, излучаемый в эфир после требуемого усиления.

Скорость передачи данных составляет 9600 бит/сек ± 50 ppm.

Рис. 2.2. Формирование GMSK/FM сигнала:

а) структурная схема

б) временные диаграммы

ФНЧ

1 11 0 0 0

f + f 0

f + f 0

f - f 0

t

f + f 0

f + f 0

f + f 0

f - f 0

Данные

NRZI

Модулирующий сигнал

GMSK/FM

ГУН NRZI GMSK/FM

а)

б)24

Помехоустойчивое кодирование для прямого исправления ошибок не используется.

Время нарастания и спада сигнала радиопередатчика не должно превышать 1 мс после включения сигнала на передачу Время переключения каналов должно быть меньше 25 мс. Время, отводимое для переключения с передачи на прием и наоборот не должно превышать времени нарастания или времени спада. Должна иметься возможность приема сообщения от слота следующего непосредст-

венно или предшествующего собственной передаче. Передатчик АИС имеет возможность для установки двух уровней номинальной мощности (высокая мощность, низкая мощность) как требуют некоторые приложения. Операции транспондера по умолчанию должны использовать высокий уровень мощности. Изменения уровня мощности должны осуществляться только средствами, принятыми для управления каналами. Номинальные уровни для двух значений мощности составляют 2 Вт и 12,5 Вт. Отклонения должны быть в пределах ±20%. Оборудование АИС не должно выходить из строя в результате отсо-

единения или закорачивания антенного разъема.