星载AIS信号的带通采样与恢复

针对卫星接收机对模拟器件性能要求较高的问题,提出直接对接收到的射频信号进行采样,将模拟信号转换成数字信号,后续处理用软件模块实现的方法。同时结合自动识别系统（AIS）本身两个载波频率接近以及带宽较窄的特点,根据Nyquist带通抽样定理实现以较低速率采样来获取船舶状态信息,研究了一种星载AIS信号全数字解调方法和信息检测恢复技术。首先介绍了带通采样原理,其次详细研究了多用户AIS信号采样频率的确定、两个频道信号分离方法以及单通道信号如何下变频为基带信号,其中基带信号检测采用简化的基于Viterbi的非相干检测方法,最后结合AIS协议进行信号的恢复,并通过示波器采集实际船台发送的AIS信号进行了实验,验证了该过程的正确性。     

星载AIS的复值FastICA算法改进

针对星载船舶自动识别系统(AIS)的含噪复值信号盲分离算法分离效果不佳的问题,提出了改进的复值快速独立分量分析算法（FastICA）。该改进算法针对混合信号数目大于源信号数目的超定情况,对含噪混合信号的协方差矩阵进行特征值分解,利用其噪声对应的几个较小特征值估计噪声方差,修正白化矩阵,再应用Huber M估计函数优化该算法的目标函数。实验结果表明,运用该算法信号均方误差(SMSE)变小,信干比(SIR)变大,提高了信号的分离性能;同时,优化后的目标函数使算法具有良好的稳健性。     

星载AIS信号的频偏估计

星载自动识别系统（AIS）中信号存在严重的多普勒频偏，影响信号的正确解调，而传统的基于快速傅里叶变换（FFT）的频偏估计算法其估计范围无法满足需要。为此，提出了一种改进的自相关-FFT频偏估计算法，通过构造辅助函数以确定信号频偏的正负号，在此基础上对基于FFT的频偏估计算法进行改进，从而扩大频偏估计范围，实现对大的多普勒频移的估计。仿真和实验结果均表明，改进算法的频偏估计范围扩大为原来的2倍，具有很高的估计精度，十分接近修正后的克拉美罗界，且算法简单、易于实现。     

新型船舶自动识别系统设计及其同步算法分析

为了提高船舶自动识别系统（AIS）的容量，提出了基于正交频分复用技术（OFDM）的新型AIS系统设计方案。新系统设计主要包括系统参数设计、系统帧结构设计。新系统链路容量和信道传输速率均较传统AIS系统提高了6倍，实现了频域资源的有效利用。该系统对符号定时偏差和载波频率偏差特别敏感，因此对接收信号的同步处理必不可少，在设计的新系统基础之上提出了一种新的盲估计算法，利用包含在循环前缀内的冗余信息，在多径信道信息未知的情况下，直接通过对接收信号做相关构造一个归一化的相关特性函数，通过此函数可得到符号时延位置和多径信道长度，进而得到载波频率偏差。仿真结果表明在多径信道下该算法也具有较好的性能。