船舶自动识别系统(AIS)是工作在海上甚高频频段的船舶跟踪系统,是用来保障海事安全的重要海上通信工具。但是随着使用AIS系统的船舶数量不断增加,逐渐暴露出频带狭窄、通信容量小的问题。为了实现更高更快更强的数据交换能力,提出了甚高频数据交换系统(VDES)的概念。由于VDES系统覆盖范围广,链路较多,链路之间差别较大,VDES系统还存在着同步问题和信号冲突问题。本文主要研究的是同步问题和信号冲突情况下的同步问题。首先,本文介绍了研究背景,VDES系统和帧同步技术的研究现状,给出了 VDES帧同步系统的设计意义。之后,本文深入调研了VDES的相关技术,包括物理层帧结构、时隙冲突产生原理;之后,本文对VDES系统的信号特性进行研究和仿真;并介绍了帧同步算法和串行干扰消除技术。其次,本文根据VDES系统的相关技术和信道特性,提出并实现了改进的时频联合帧同步算法,并通过引入串行干扰消除算法提出了单通道多用户帧同步算法,解决了信号冲突情况下的同步参数估计问题。最后,本文在信道特性、帧同步算法和串行干扰消除算法的研究基础上,设计了一个基于VDES的帧同步系统。并基于MATLAB对帧同步系统进行系统级仿真,统计在不同信噪比、时延和频偏的情况下系统的准确率,验证算法的可行性和正确性。之后仿真了帧同步系统在不同频偏情况下对ASM链路的误帧率的影响,以及设计了帧同步系统的性能优化。仿真结果表明,对于无冲突信号,帧同步性能非常好。对于冲突信号,帧同步性能与信号之间的功率差有关,功率差越大,同步性能越好。