[发明专利]一种频偏补偿下的星载AIS信号差分检测方法

说明书

(一)技术领域：

本发明属于船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)通信技术领域，特别是一种频偏补偿下的星载AIS信号差分检测方法及其实现系统。

(二)背景技术：

在使用1bit延迟差分检测算法和2bit延迟差分检测算法对GMSK载频信号译码的过程中，需要分别令载频满足ω_cT_b＝k₁(2π)和2ω_cT_b＝k₂(2π)(ω_c为载频角频率；T_b为单个码元持续时间；k₁,k₂为整数)的条件，载频不能满足上述条件时对译码的性能有很大的影响。星载AIS系统工作频率为VHF波段的CH87B(161.875MHz)和CH88B(162.025MHz)两个频道，信息速率为9.6kbps，并且AIS接收信号具有多普勒频偏大的特点，很难直接满足上述差分检测的载频条件，因此在使用差分检测译码算法对AIS接收信号译码时需要进行频偏的补偿。

星载AIS信号采用GMSK调制，因此对于AIS接收机的信号的差分检测问题也就是针对GMSK调制信号的差分检测问题。文献(A.Yongacoglu,D.Makrakis,K.Feher.“Differential Detection of GMSK Using Decision Feedback”,IEEE Transaction On Communication[J].1988,36(6):641-649)研究了基于判决反馈的差分检测算法，文献(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)研究了多符号差分检测算法，文献(Mathis H.“Differential detection of GMSK signals with low BtT using the SOVA”,IEEE Trans Commun[J].1998,46(4):428-430.)研究了差分检测与维特比思想结合的算法，这些算法在增加一定复杂度的基础上性能较传统的差分检测算法性能有一定的提高，但是都没有考虑在较大频偏下的实现，不能直接适用于星载AIS信号。

(三)发明内容：

本发明的目的是解决现有差分检测算法性能虽有提高，但是都没有考虑在较大频偏下的实现，因而不能直接适用于星载AIS信号的问题，提供一种频偏补偿下的星载AIS信号差分检测方法，它可以克服星载AIS接收信号具有较大多普勒频移的特点，实现含有较大多普勒频偏的星载AIS接收信号的差分检测。

本发明的技术方案：

一种频偏补偿下的星载AIS信号差分检测方法，该方法如图1所示，具有以下步骤：

第1步、根据星载AIS接收机射频前端处理后得到的中频数字信号，利用波形匹配的方法估计接收信号的多普勒频偏；

第2步、在上步估计出的多普勒频偏的基础上，对中频数字信号经过频偏补偿下的延迟差分检测器进行译码，实现对存在较大多普勒频偏的AIS信号的延迟差分检测。

所述第1步中的波形匹配方法的具体过程如下：

第1.1步、在不考虑上升沿的情况下，根据中频数字信号的采样率和频率，对AIS帧结构的前32bits先验信息进行GMSK调制得到参考信号x₀(t_n)，在AIS信号的最大可能多普勒频偏范围内，按照对估计精度的要求设置固定的间隔，依次对参考信号加载不同的频偏，可以表示为：

x(t_n)＝x₀(t_n)exp(-j2πf_dt_n)

其中f_d表示参考信号加载的频偏；

第1.2步、为了减少计算量，估计频偏时只需要中频数字信号的前32bits信息即可，截取中频数字信号的前32bits信息所对应的信号片段，表示为：

y(t_n)＝r₀(t_n)；

第1.3步、计算参考信号在加载不同频偏时与前32bits中频数字信号的相关系数：