【摘 要】
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甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System,VDES)是在船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)的基础上发展而来的未来海上通信系统,是IMO(International
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甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System,VDES)是在船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)的基础上发展而来的未来海上通信系统,是IMO(International Maritime Organization)主导的e-航海战略核心通信方式之一。VDES 包含 AIS、ASM(Application Specific Messages)和 VDE(VHF Data Exchange)三种业务信道,其中VDE信道分为VDE-TER(VDE-terrestrial)和VDE-SAT(VDE-satellite)两种信道,本论文重点研究了不同调制模式下的VDE-TER载波同步技术。论文首先介绍了 VDE-TER信道技术特性和VDES系统架构,搭建了基于Matlab平台的VDE-TER仿真验证平台。在该平台中,基于载波同步性能指标和载波信号模型,重点研究了 VDE-TER载波同步的相位同步和频率同步的算法。针对载波相位同步技术,研究了面向判决估计算法、直方图估计算法和维特比估计算法,研究算法理论模型、计算实现方法,对不同相位同步算法性能进行了分析和比较。在VDE-TER载波频率同步方面,重点研究了频偏估计算法中基于数据辅助的M&M、L&R等多种算法,同时利用VDE-TER帧同步序列的特殊结构,提出了一种基于巴克码及其反码相位差的频率估计算法,并在上述仿真平台上进行了不同频率同步算法性能分析和比较。在上述研究的基础上,进一步搭建了基于软件无线电平台的VDE-TER通信系统,并设计了基于数据辅助的载波同步方案。利用软件无线电平台在实际信道中测试了不同频偏算法的同步性能。结果表明:双巴克码算法频偏估计性能高于Fitz频偏估计算法和M&M频偏估计算法。本论文的研究内容交通运输部海事局科技项目“IMOe-航海战略和中国e-航海战略发展”(2016-04)和中国运载技术研究院军民研发基金项目“VDES系统研究”(JMRH-THYT-2017001)研究内容的一部分。
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