[发明专利]适应VDE多调制体制的频率同步系统

说明书

本发明提供了一种适应VDE多调制体制的频率同步系统，包括频率相关同步模块及AFC模块，所述频率相关同步模块用于对接收信号进行频率的粗同步、细同步及精细同步，所述AFC模块包括串联的两级AFC环，其中，一级AFC环用于对所述频率相关模块的输出信号进行快速同步处理，二级AFC环用于对所述频率相关模块的输出信号进行频偏的精准跟踪补偿。本发明能在未知调制体制场景下，利用频率相关同步模块进行频偏的三步估计，利用两级AFC环精确估计出接收信号的残余频偏并进行跟踪补偿，为后端的信号解调提供精确的频率同步，对VDE岸基、天基目标信号的接收具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及海事通信技术领域，特别涉及一种适应VDE多调制体制的频率同步系统。

背景技术

可靠的海事通信是满足船舶正常航行和运营、保障海上航行安全的重要手段。在海事通信发展过程中，自动控制系统(AIS)发挥了举足轻重的作用。随着AIS用户数量不断增加，AIS系统在VHF频段的高链路负载可能导致信息阻塞、信息丢失等严重问题，为此国际航标组织(IALA)提出了VDE(VHF Data Exchange)的概念，包含岸基与天基(卫星)两大系统，以满足近海和远海船舶的不同需求，提供高速可靠、全球覆盖的数据传输，全面提升海上通信和信息服务能力。

VDE通信中，岸基与船舶、卫星与船舶间的相对高速运动带来的多普勒偏移等因素使得接收信号相对于发射信号有频率偏移，导致信号无法正确判决。载波频率同步将接收信号恢复到最接近发送信号的波形状态，以提高解调正确率。同时，VDE海上链路存在的传播损耗，包括自由空间传播损耗、海面空气吸收损耗、海面反射损耗，以及VDE卫星链路面临的通信距离远、损耗大等，可能导致接收信号具有较低的信噪比。进一步地，VDE接收信号为突发信号，发射端根据当前信道质量将选择使用不同的调制方式以达到更高的传输效率，突发数据帧的调制体制对于接收端来说是未知的，频率同步的方法必须具有通用性。VDE系统的调制方式包括pi/4QPSK、8PSK和16QAM，其中16QAM对频偏最为敏感。因此，设计出适用于VDE系统特点的频率同步方法显得尤为重要。

VDE采用了在发射信号中插入特殊的同步码的方式用于接收机同步。相关检测是一种利用比较接收信号与本地同步码的相关性从而实现信号同步的方式，具有简单、高效等特点。自动频率跟踪环(AFC)由于具有复杂度低，可以实现频率的实时估计等优点，被广泛地应用于载波频率跟踪，其中低信噪比情况下的最佳AFC环实现方式是科斯塔斯(Costas)环和平方环，这两种环路具有相同的效率，但Costas环利用乘法器和滤波器代替平方环的平方器，环路的电路制作和调试更为简单，因此Costas环应用更为广泛。

由于VDE属于突发系统，接收信号调制体制对接收端来说是未知的。采用了自适应调制体制，设备根据信道质量尽可能选择高阶调制传输数据，高阶调制对频偏更为敏感；且船与岸基、卫星间的相对移动引入较大频偏，链路损耗较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适应VDE多调制体制的频率同步系统，以解决现有的VDE接收系统在未知突发信号调制方式时的频率同步问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种适应VDE多调制体制的频率同步系统，包括频率相关同步模块及AFC模块，所述频率相关同步模块用于对接收信号进行频率的粗同步、细同步及精细同步，所述AFC模块包括串联的两级AFC环，其中，一级AFC环用于对所述频率相关同步模块的输出信号进行快速同步处理，二级AFC环用于对所述频率相关同步模块的输出信号进行频偏的精准跟踪补偿。

较佳地，所述频率相关同步模块包括依次串接的粗同步模块、细同步模块及精细同步模块，分别用于将所述接收信号进行信号频偏的粗同步、细同步及精细同步处理。