VDE中π/4-QPSK信号检测方法研究

摘要

甚高频数据交换系统（VHF Data Exchange System, VDES）能够实现船舶与船舶、船舶与岸台、船舶与卫星之间的数据通信，特别是在船舶与卫星之间的通信，得到了国际海事组织和国际电信联盟的广泛关注。针对 VDE通信环境比较复杂，通信传输过程中信噪比较低，接收信号可能存在干扰、时延、频偏、相移等问题，传统检测算法已不能满足通信需求，检测性能相对较差，需要性能较好的检测方法至关重要。基于上述问题，本文研究了VDE中π/4-QPSK信号检测方法，通过对传统检测算法进行仿真，并分析算法的不足之处，提出以下几种方案：
　　（1）针对π/4-QPSK信号提出了一种Viterbi检测算法。该算法根据调制信号的特点，构造出调制信号对应的相位状态，依据最大似然准则得到解码的代价函数，运用Viterbi算法思想译码，并对系统性能进行仿真分析。仿真结果表明，在低信噪比情况下，该算法误码率性能显著提高，具有较好的鲁棒性，并且检测性能不受恒定频偏以及相移的影响。
　　（2）提出了一种恒模干扰抑制检测算法，用于解决VDE系统中可能存在恒模干扰信号误码率性能不够理想的问题。该算法利用恒模干扰信号的特性，基于最大似然准则建立干扰信号抑制模型，根据最小二乘方法对干扰信号的相位与幅度进行估计，给出解码的代价函数，运用Viterbi算法进行译码。仿真结果表明，随着总信干比的不同，在低信噪比下该算法具有较好的检测性能以及干扰抑制性能。
　　（3）提出了一种多符号差分优化检测算法，用于解决VDE通信环境复杂、信号质量较差、干扰信号影响等问题。该算法基于最大似然准则与多符号差分检测原理，给出多符号差分优化检测的代价函数，利用多阶差分信息与Viterbi算法结合进行译码。方法对基带信号进行检测，复杂度相对降低，并且易于实现。仿真结果表明，该算法具有较好的检测性能，在相同归一化信噪比下优于传统检测算法8dB左右，适用于存在时延、频偏、相移以及干扰的情况，为船舶通信信号传输质量提高有效的优化检测方法。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2π/4-QPSK信号检测方法研究现状

1.3本文的研究内容及创新点

第二章 π/4-QPSK信号模型及其相关特性分析

2.1π/4-QPSK信号的模型

2.2码间串扰与平方根升余弦滤波器

2.3本章小结

第三章 π/4-QPSK信号的非相干检测

3.1经典的差分检测算法

3.2基于Viterbi译码的非相干检测

3.3算法的性能仿真与对比分析

3.4本章小结

第四章 π/4-QPSK信号的干扰抑制检测算法

4.1干扰抑制基本原理

4.2干扰抑制检测算法

4.3算法的性能仿真与对比分析

4.4本章小结

第五章 π/4-QPSK信号的多符号差分检测算法

5.1 VDE通信信号模型

5.2基于多符号差分算法的优化检测

5.3算法的性能仿真与对比分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢