[發(fā)明專利]基于定時頻偏補(bǔ)償?shù)男禽dAIS解調(diào)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810270861.X
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108512791B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李松亭;趙勇;陳利虎;楊磊;陳小前;白玉鑄;繩濤;宋新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: H04L27/22
• 分類號: H04L27/22;H04L27/20;H04L27/00
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.基于定時頻偏補(bǔ)償?shù)男禽dAIS解調(diào)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、對當(dāng)前輸入的AIS基帶信號首先經(jīng)下變頻處理，然后對經(jīng)過下變頻處理后的AIS基帶信號進(jìn)行功率檢測，將功率檢測到的經(jīng)過下變頻處理后的AIS基帶信號的功率值和預(yù)設(shè)功率閾值進(jìn)行比較，如果經(jīng)過下變頻處理后的AIS基帶信號的功率值大于預(yù)設(shè)功率閾值，則存儲該AIS基帶信號至信號存儲模塊；

繼續(xù)對后續(xù)輸入的AIS基帶信號進(jìn)行上述操作，直到檢測到AIS基帶信號的功率值小于預(yù)設(shè)功率閾值；

步驟2、對信號存儲模塊中存儲的AIS基帶信號進(jìn)行定時頻偏估計，確定其多普勒頻偏值；

步驟2.1、AIS基帶信號的復(fù)數(shù)域表達(dá)式為其中f_d為多普勒頻率，T_s為采樣周期，n為采樣點(diǎn)數(shù)，為調(diào)制相位；

假設(shè)AIS基帶信號采樣率為N倍碼速率，其中N為正整數(shù)且滿足奈奎斯特采樣定理；

首先從信號存儲模塊中取出存儲的AIS基帶信號其24比特訓(xùn)練序列部分即8N+1點(diǎn)開始至32N點(diǎn)，并分成N組，分別為：(8N+1,9N+1，......，31N+1)，(8N+2,9N+2，......，31N+2)，......，(9N,10N，......，32N)，也即對AIS基帶信號進(jìn)行抽取分組；

抽取分組后的AIS基帶信號的復(fù)數(shù)域表達(dá)式為其中T_b為AIS基帶信號碼速率，m為抽取分組后的采樣點(diǎn)數(shù)；

步驟2.2、對AIS基帶信號進(jìn)行抽取分組后得到的每一組抽取序列進(jìn)行相鄰比特位的差分運(yùn)算，得到各組抽取序列其復(fù)數(shù)域的表達(dá)式為即得到N組抽取序列各自對應(yīng)的差分復(fù)數(shù)值，其中為相鄰比特位的相位差值，其取值為±65°兩種情況；

步驟2.3、對經(jīng)過步驟2.2計算所獲得的N組差分復(fù)數(shù)值再次進(jìn)行兩兩相鄰位的差分運(yùn)算，得到各自對應(yīng)的復(fù)數(shù)域表達(dá)式有效的濾除多普勒頻偏帶來的影響，的值僅包含三種情況：0°，±130°；

步驟2.4、將步驟2.3得到的N組復(fù)數(shù)序列分別取其實數(shù)部分的幅度值并進(jìn)行累加，用以減小隨機(jī)噪聲帶來的影響，得到相應(yīng)的N個不同的累加值，最大的累加值所對應(yīng)的那組抽取序列便是最佳采樣訓(xùn)練序列；

步驟2.5、根據(jù)得到的最佳采樣訓(xùn)練序列,后續(xù)每隔N-1個采樣點(diǎn)取出一個采樣值,確定AIS基帶信號的最佳采樣序列；

步驟2.6、對AIS基帶信號的最佳采樣序列進(jìn)行復(fù)數(shù)域的平方運(yùn)算，得到

步驟2.7、對步驟2.6的復(fù)數(shù)域平方結(jié)果依次交替與+1和-1相乘，對交替相乘之后的結(jié)果通過離散傅里葉變換進(jìn)行功率譜密度估計，并記錄下功率譜最大幅值處對應(yīng)的頻率值，記為f_e,該值也即多普勒頻偏值；

步驟3、基于步驟2估計的多普勒頻偏值補(bǔ)償信號存儲模塊存儲的AIS信號并輸出；

步驟4、將步驟3的輸出信號輸入至低通濾波器模塊，并將經(jīng)低通濾波器模塊濾除帶外噪聲后的AIS信號送入差分解調(diào)和協(xié)議解析模塊，最終輸出AIS報文。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定時頻偏補(bǔ)償?shù)男禽dAIS解調(diào)方法，其特征在于，步驟1中的功率檢測通過加入滑動窗并求平均的方法來實現(xiàn)，當(dāng)某一個滑動窗內(nèi)的平均值超過了預(yù)設(shè)的閾值功率時，則認(rèn)為是存在AIS信號，否則認(rèn)為不存在AIS信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定時頻偏補(bǔ)償?shù)男禽dAIS解調(diào)方法，其特征在于，步驟2.6中，對于N倍采樣率的AIS基帶信號而言，其復(fù)數(shù)域表達(dá)式表示為：

其中n為采樣點(diǎn)數(shù)，T_s為采樣周期，I(n)和Q(n)分別是復(fù)數(shù)域AIS基帶調(diào)制信號的實數(shù)部分和虛數(shù)部分；

對于BT值為0.4的AIS基帶信號而言，將其調(diào)制相位信息表示成如下形式：

其中K為整數(shù),a_n是AIS基帶信號碼元，g(t)是幅度為1，持續(xù)時間為[-T_b/2,T_b/2]的脈沖通過高斯濾波器后的響應(yīng)函數(shù)，I(t)和Q(t)分別是對進(jìn)行采樣并三角調(diào)制后的實數(shù)部分和虛數(shù)部分，I(n)和Q(n)分別是對I(t)和Q(t)進(jìn)行采樣后的離散數(shù)值；

根據(jù)式(1)得到最佳采樣序列中的最佳采樣點(diǎn)的AIS基帶信號表達(dá)式，表示為：其中T_b為AIS基帶信號碼速率，m為采樣點(diǎn)數(shù)；I(m)和Q(m)近似位于I(t)和Q(t)的比特碼元交接處。