[發明專利]基于定時頻偏補償的星載AIS解調方法

有效

• 申請號: 201810270861.X
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108512791B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）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）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 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權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發明提供一種基于定時頻偏補償的星載AIS解調方法，首先對經過下變頻處理后的AIS基帶信號進行功率檢測，將AIS基帶信號的功率值和預設功率閾值進行比較，如果經過下變頻處理后的AIS基帶信號的功率值大于預設功率閾值，則存儲該AIS基帶信號至信號存儲模塊；對后續輸入的AIS基帶信號繼續進行上述操作，直到檢測到AIS基帶信號的功率值小于預設功率閾值；對存儲的AIS信號進行定時頻偏估計，確定其多普勒頻偏值；然后利用多普勒頻偏值補償存儲的AIS信號并輸出；輸出信號濾除帶外噪聲后送入差分解調和協議解析模塊，最終輸出AIS報文。相較于現有方法，該方法不僅估計準確度高，而且實現簡單，且所需的計算量和占用的資源均比較小。

技術領域

本發明屬于空間無線電通信技術領域，具體涉及一種面向星載AIS的GMSK調制信號解調方法。

背景技術

高斯最小頻移鍵控(GMSK)具有幅度恒定，相位連續以及相位路徑平滑等特點，相較于幅移鍵控(ASK)和相移鍵控(PSK)調制方式而言，對通信系統的線性性能要求低，且頻帶使用率高、旁瓣衰減快，因此廣泛的應用于頻率資源異常緊張的VHF和UHF等波段。

船舶自動識別系統(AIS)工作在VHF波段，采用GMSK調制方式，在工程實現中，差分解調算法是AIS信號的一種主要解調算法，但是該算法要求解調時剩余載波頻率必須滿足ω_cT_b＝nπ，其中ω_c是剩余載波頻率，T_b是單個碼元持續時間(AIS碼速率為9.6Kbps)，n為整數。由于星載AIS接收機存在較大的多普勒頻偏(軌道高度在600km左右，多普勒頻偏范圍為-4KHz～+4KHz)，因此如果沒有頻偏補償措施，很難保證星載AIS接收機對偵收的AIS信號的正常解調。

目前的頻偏補償方法可以簡單歸納為三種：一是功率譜估計方法，將偵收的AIS信號首先進行功率譜估計，然后選取最大值對應的頻率點作為多普勒頻偏補償頻率，該方法對于存在較大載波泄露的AIS信號估計效果很好，但是對于不存在載波泄露或者僅有很小載波泄露的AIS信號，由于報文的隨機性特征，其最大值會在一定的范圍內波動，造成解調率的明顯下降，如圖1所示，其中圖1(a)是存在載波泄露時，載波頻率為10KHz的AIS信號的功率譜圖，圖1(b)是不存在載波泄露時，載波頻率為10KHz的AIS信號的功率譜圖)。二是匹配相關方法，該方法首次公開于2014年國家發明專利“一種頻偏補償下的星載AIS信號差分檢測方法”，發明專利申請號：201410346319.X。該方法利用AIS報文中的固定前導碼先進行GMSK調制得到基帶信號，并按照一定的頻率間隔分別加載不同的多普勒頻偏，然后與接收到的AIS信號(僅取其前導碼)做相關運算，匹配程度最高的頻偏調制信號會產生最大的相關值，據此確定多普勒頻偏的值。但是此方法存在如下問題：1、所需計算量和資源太大，尤其是頻率間隔較小的情況下更是如此；2、與接收的AIS信號前導碼做相關運算時，并沒有做位定時的估計，計算結果存在誤差，容易導致最優多普勒頻偏的誤判。三是多信道方法，該方法首次公開于2014年的國家發明專利“星載AIS信道化接收裝置及接收方法”，發明專利申請號：201310595370.X。該方法先按照固定頻率間隔將接收通道劃分為若干個子信道，每個子信道所處理的多普勒頻偏是不同的，所有的子信道能夠涵蓋所需的多普勒頻偏范圍，將偵收到的AIS信號分別并行送至各個子信道中，并將能夠正確解調的子信道報文進行輸出。該方法雖然可以實現AIS信號的連續偵收，但是所消耗的資源是非常龐大的，尤其是在頻率間隔較小的情況下。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種基于定時頻偏補償的星載AIS解調方法。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是：

參照圖2，為本發明的流程圖。基于定時頻偏補償的星載AIS解調方法，包括以下步驟：