海上甚高频数据交换系统(VHF Data Exchange System,VDES)是由国际海事组织(International Maritime Organization,IMO)主导的e-航海战略中海上数据交换的基本方式之一,国际电信联盟(International Telecommunications Union,ITU)正在进行 VDES技术标准制定,并计划于2020年-2021年出版VDES正式技术标准。VDES提供自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)、专用报文(Application Specific Messages,ASM)和甚高频数据交换(VHF Data Exchange,VDE)三种通信业务,而VDE信道又包括 VDE-TER(VDE-terrestrial)和 VDE-SAT(VDE-satellite)两种信道,基于 VDE-TER信道,本论文研究了滤波多音调制(Filtered multi-tone,FMT)和载波频率同步。论文首先研究了 VDES总体架构,重点研究了 VDE-TER信道技术特性,并且基于MATLAB和软件无线电(Software Defined Radio,SDR)分别搭建了 VDE-TER仿真平台。在该平台中,研究了滤波多音调制基本理论,系统分析了滤波器阶数和滚降因子对FMT调制性能的影响;仿真了滚降因子和滤波器阶数对VDE-TER通信性能的影响曲线;此外,在现实场景中使用软件无线电进行了实验。根据仿真结果和实际场景中的结果,提出了 VDE-TER中FMT的滚降因子和滤波器阶数的性能指标。论文进一步研究了 VDE-TER通信载波频率同步技术,并分析了 ITU-R P.1546-3海上信道预测模型。分析比较了双巴克码频偏估计算法、Fitz算法、L&R算法和M&M算法在高斯信道、海上信道、莱斯信道和瑞利信道中的频偏估计性能。验证了双巴克码频偏估计算法中巴克码长度对估计性能的影响。此外,也使用软件无线电在真实场景中对研究成果进行了验证。结果表明:双巴克码频偏估计算法具有最佳的估计性能。