[發(fā)明專(zhuān)利]一種頻偏補(bǔ)償下的星載AIS信號(hào)差分檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410346319.X
• 申請(qǐng)日: 2014-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104158775A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊峰;郝敬松;孟鑫;馬社祥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L25/03
• 分類(lèi)號(hào): H04L25/03;H04L27/144
• 代理公司: 天津佳盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 李益書(shū)

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Automatic?Identification?System,AIS)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種頻偏補(bǔ)償下的星載AIS信號(hào)差分檢測(cè)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。

(二)背景技術(shù)：

在使用1bit延遲差分檢測(cè)算法和2bit延遲差分檢測(cè)算法對(duì)GMSK載頻信號(hào)譯碼的過(guò)程中，需要分別令載頻滿(mǎn)足ω_cT_b＝k₁(2π)和2ω_cT_b＝k₂(2π)(ω_c為載頻角頻率；T_b為單個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間；k₁,k₂為整數(shù))的條件，載頻不能滿(mǎn)足上述條件時(shí)對(duì)譯碼的性能有很大的影響。星載AIS系統(tǒng)工作頻率為VHF波段的CH87B(161.875MHz)和CH88B(162.025MHz)兩個(gè)頻道，信息速率為9.6kbps，并且AIS接收信號(hào)具有多普勒頻偏大的特點(diǎn)，很難直接滿(mǎn)足上述差分檢測(cè)的載頻條件，因此在使用差分檢測(cè)譯碼算法對(duì)AIS接收信號(hào)譯碼時(shí)需要進(jìn)行頻偏的補(bǔ)償。

星載AIS信號(hào)采用GMSK調(diào)制，因此對(duì)于AIS接收機(jī)的信號(hào)的差分檢測(cè)問(wèn)題也就是針對(duì)GMSK調(diào)制信號(hào)的差分檢測(cè)問(wèn)題。文獻(xiàn)(A.Yongacoglu,D.Makrakis,K.Feher.“Differential?Detection?of?GMSK?Using?Decision?Feedback”,IEEE?Transaction?On?Communication[J].1988,36(6):641-649)研究了基于判決反饋的差分檢測(cè)算法，文獻(xiàn)(Abrardo?A,Benelli?G,Cau?G.“Multiple-symbol?differential?detection?of?GMSK?for?mobile?communications”,IEEE?Trans?V?T[J].1995,44(3):379-389)研究了多符號(hào)差分檢測(cè)算法，文獻(xiàn)(Mathis?H.“Differential?detection?of?GMSK?signals?with?low?BtT?using?the?SOVA”,IEEE?Trans?Commun[J].1998,46(4):428-430.)研究了差分檢測(cè)與維特比思想結(jié)合的算法，這些算法在增加一定復(fù)雜度的基礎(chǔ)上性能較傳統(tǒng)的差分檢測(cè)算法性能有一定的提高，但是都沒(méi)有考慮在較大頻偏下的實(shí)現(xiàn)，不能直接適用于星載AIS信號(hào)。

(三)發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有差分檢測(cè)算法性能雖有提高，但是都沒(méi)有考慮在較大頻偏下的實(shí)現(xiàn)，因而不能直接適用于星載AIS信號(hào)的問(wèn)題，提供一種頻偏補(bǔ)償下的星載AIS信號(hào)差分檢測(cè)方法，它可以克服星載AIS接收信號(hào)具有較大多普勒頻移的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)含有較大多普勒頻偏的星載AIS接收信號(hào)的差分檢測(cè)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種頻偏補(bǔ)償下的星載AIS信號(hào)差分檢測(cè)方法，該方法如圖1所示，具有以下步驟：

第1步、根據(jù)星載AIS接收機(jī)射頻前端處理后得到的中頻數(shù)字信號(hào)，利用波形匹配的方法估計(jì)接收信號(hào)的多普勒頻偏；

第2步、在上步估計(jì)出的多普勒頻偏的基礎(chǔ)上，對(duì)中頻數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)頻偏補(bǔ)償下的延遲差分檢測(cè)器進(jìn)行譯碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)存在較大多普勒頻偏的AIS信號(hào)的延遲差分檢測(cè)。

所述第1步中的波形匹配方法的具體過(guò)程如下：

第1.1步、在不考慮上升沿的情況下，根據(jù)中頻數(shù)字信號(hào)的采樣率和頻率，對(duì)AIS幀結(jié)構(gòu)的前32bits先驗(yàn)信息進(jìn)行GMSK調(diào)制得到參考信號(hào)x₀(t_n)，在AIS信號(hào)的最大可能多普勒頻偏范圍內(nèi)，按照對(duì)估計(jì)精度的要求設(shè)置固定的間隔，依次對(duì)參考信號(hào)加載不同的頻偏，可以表示為：

x(t_n)＝x₀(t_n)exp(-j2πf_dt_n)

其中f_d表示參考信號(hào)加載的頻偏；

第1.2步、為了減少計(jì)算量，估計(jì)頻偏時(shí)只需要中頻數(shù)字信號(hào)的前32bits信息即可，截取中頻數(shù)字信號(hào)的前32bits信息所對(duì)應(yīng)的信號(hào)片段，表示為：

y(t_n)＝r₀(t_n)；

第1.3步、計(jì)算參考信號(hào)在加載不同頻偏時(shí)與前32bits中頻數(shù)字信號(hào)的相關(guān)系數(shù)：