[发明专利]一种基于参数估计下的星载AIS信号串行分离方法

说明书

(一)技术领域：

本发明属于通信技术领域，涉及船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)，特别是一种参数估计下的星载AIS信号串行分离方法及其实现系统。

(二)背景技术：

原有的岸基AIS系统中，船载AIS设备以约20nmile为半径形成一个子网，在此子网内不同船台以SOTDMA协议协同工作，船台之间交换的数据不会出现时隙冲突。而星载AIS中卫星视场的弧面半径超过1500nmile，同一视场范围内将包含多个子网，不同子网内船台发射的信号将不可避免的发生时隙冲突，造成接收到的信号为强度不一的混合信号。同时星载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，星上接收的信号会产生较大的多普勒频偏和时延，这对于译码的性能有很大的影响。因此需要对信号进行参数估计，补偿校正后得到正确的码元信息，并利用这些码元进行数据辅助下的参数估计得到相位和幅度信息。根据参数估计的结果和检测得到的码元通过数字再调制构造一路信号，从混合信号中减去该路信号，从而实现混合信号的分离。

星载AIS信号采用GMSK调制，因此对于AIS接收信号的参数估计问题也就是针对GMSK调制信号的参数估计问题。文献(M.Morelli,U.Mengali.Joint Frequency and Timing Recovery for MSK-Type Modulation[J].IEEE Communications Letters,1998,47(6):938-946.)研究了基于自相关的定时—频偏联合估计算法，但是对于GMSK信号估计效果较差，文献(M.Morelli and G.M.Vitetta,Joint phase and timing synchronization algorithms for MSK-type signals,Communication Theory Mini-Conference,1999,Canada,pp.146-150.)提出了时延相位联合估计算法，估计精度有所提高，但是要求没有频率偏差。文献(Karim Abed-Meraim,Yong Xiang and Jonathan H.Manton.Blind Source Separation Using Second-Order Cyclostationary Statistics[J].Transactions on Signal Processing,2001,49(4):694-701.)运用二阶循环统计的方法进行盲源信号的分离。已有的同步参数估计算法，没有考虑在较大频偏下的实现，不能用于估计星载AIS信号的同步参数，同时已有的分离方法不能适用于在低信噪比下具有时延和大频偏的AIS混合信号的分离。

(三)发明内容：

本发明的目的是解决现有星载AIS混合信号的分离方法接收的信号存在时延和大频偏而难以分离，不能直接适用于星载AIS系统中的问题，提供一种基于同步参数估计下的星载AIS混合信号串行分离方法。

本发明的技术方案：

一种基于参数估计下的星载AIS信号串行分离方法，该方法如图1所示，具有以下步骤：

第1步、对混合的星载AIS基带信号，简称混合信号，利用互相关算法进行时延、频偏联合估计，根据估计结果校正该混合信号，得到校正后的信号；

第2步、对所述校正后的信号进行非相干检测及CRC校验得到正确的序列，利用此序列进行数据辅助下的同步参数估计得到混合信号的幅度和相位信息；

第3步、利用第1步和第2步得到的时延、频偏、相位和幅度的估计值对检测出的码元序列进行数字再调制，构造出一路调制信号，从所述混合信号中减去该路构造的调制信号，实现一路信号的分离；

第4步、对剩余混合信号重复进行第1步到第3步，实现混合信号的串行分离。

所述第1步中利用互相关算法进行时延、频偏联合估计的具体过程如下：

第1.1步、在不考虑前置码的情况下，根据所述的星载AIS基带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x(t)。