中文引用格式： 李超. 突发通信快速定时恢复设计与实现[J]. 电子技术应用，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、卫星通信以及军事通信等无线通信系统中，突发通信因其良好的保密性、抗干扰能力和抗截获能力而得到广泛应用[1]。定时恢复是突发通信的关键技术，直接影响接收机的性能。定时恢复从实现结构上主要分为前馈结构和反馈结构两种，以Gardner算法为代表的反馈结构定时恢复方法已得到了大量的研究和改进[2-4]。但反馈结构的定时恢复因受信号相位变化等影响，导致环路锁定时间存在不确定性，无法满足突发通信快速定时同步的需求。前馈结构的定时恢复是正向开环结构，能快速获取定时误差，更适合突发通信。
前馈定时恢复主要包括定时误差估计和数据插值两部分，定时误差估计算法可分为数据辅助和非数据辅助两类。非数据辅助类在信息流中无需加入前导序列，不增加帧开销，从而受到学者青睐[5-7]。但非数据辅助类算法在成型系数较小时“自噪声”严重，使得估计性能较差[8]，同时其计算复杂度高，不利于实现。因此，基于数据辅助类的定时误差估计算法受到越来越多的关注。文献[9] 提出了一种针对QPSK调制的定时和载波相位捕获联合估计算法，利用插入的前导码在接收端提取出信号的定时和相位信息，但该方法8倍采样在实现中会消耗较多存储资源，同时前导码的引入会增加系统带宽开销。文献[10]提出了一种数据辅助的前向位定时估计算法，该方法根据4倍采样下同步段检测相关曲线主瓣中的4点相关峰值，采用三角函数估计算法得到定时误差，具有较好的估计性能。在此基础上，文献[11]讨论了2倍采样下的基于PN码的数据辅助前向定时估计算法。
突发通信一般通过在数据段前插入同步段来保证接收信号的正确捕获[12]。本文在不增加额外帧开销的情况下，利用突发通信同步段的相关特性，提出了一种2倍采样下前馈结构的快速定时恢复方法。通过对比分析线性估计、抛物线估计和三角函数估计3种定时误差估计算法的性能，选用运算复杂度低且性能佳的抛物线估计算法估算定时误差。然后将定时误差运用到四点分段抛物线数据插值中，实现对2倍采样数据的插值，最终得到定时恢复数据。选择BPSK（同步段）+QPSK（数据段）调制和1/3Turbo编码，对所提方法接收性能进行了仿真验证，并且在现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）中进行了实现。
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作者信息：
李超
（中国西南电子技术研究所，四川 成都 610036）
