中文引用格式： 李超. 突發通信快速定時恢復設計與實現[J]. 電子技術應用，2025，51(6)：59-64.
英文引用格式： Li Chao. Design and implementation of fast timing recovery for burst communication[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(6)：59-64.
引言
在深空通信、衛星通信以及軍事通信等無線通信系統中，突發通信因其良好的保密性、抗干擾能力和抗截獲能力而得到廣泛應用[1]。定時恢復是突發通信的關鍵技術，直接影響接收機的性能。定時恢復從實現結構上主要分為前饋結構和反饋結構兩種，以Gardner算法為代表的反饋結構定時恢復方法已得到了大量的研究和改進[2-4]。但反饋結構的定時恢復因受信號相位變化等影響，導致環路鎖定時間存在不確定性，無法滿足突發通信快速定時同步的需求。前饋結構的定時恢復是正向開環結構，能快速獲取定時誤差，更適合突發通信。
前饋定時恢復主要包括定時誤差估計和數據插值兩部分，定時誤差估計算法可分為數據輔助和非數據輔助兩類。非數據輔助類在信息流中無需加入前導序列，不增加幀開銷，從而受到學者青睞[5-7]。但非數據輔助類算法在成型系數較小時“自噪聲”嚴重，使得估計性能較差[8]，同時其計算復雜度高，不利于實現。因此，基于數據輔助類的定時誤差估計算法受到越來越多的關注。文獻[9] 提出了一種針對QPSK調制的定時和載波相位捕獲聯合估計算法，利用插入的前導碼在接收端提取出信號的定時和相位信息，但該方法8倍采樣在實現中會消耗較多存儲資源，同時前導碼的引入會增加系統帶寬開銷。文獻[10]提出了一種數據輔助的前向位定時估計算法，該方法根據4倍采樣下同步段檢測相關曲線主瓣中的4點相關峰值，采用三角函數估計算法得到定時誤差，具有較好的估計性能。在此基礎上，文獻[11]討論了2倍采樣下的基于PN碼的數據輔助前向定時估計算法。
突發通信一般通過在數據段前插入同步段來保證接收信號的正確捕獲[12]。本文在不增加額外幀開銷的情況下，利用突發通信同步段的相關特性，提出了一種2倍采樣下前饋結構的快速定時恢復方法。通過對比分析線性估計、拋物線估計和三角函數估計3種定時誤差估計算法的性能，選用運算復雜度低且性能佳的拋物線估計算法估算定時誤差。然后將定時誤差運用到四點分段拋物線數據插值中，實現對2倍采樣數據的插值，最終得到定時恢復數據。選擇BPSK（同步段）+QPSK（數據段）調制和1/3Turbo編碼，對所提方法接收性能進行了仿真驗證，并且在現場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）中進行了實現。
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作者信息：
李超
（中國西南電子技術研究所，四川 成都 610036）
