引言

在深空通信、衛(wèi)星通信以及軍事通信等無(wú)線通信系統(tǒng)中，突發(fā)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(yīng)用[1]。定時(shí)恢復(fù)是突發(fā)通信的關(guān)鍵技術(shù)，直接影響接收機(jī)的性能。定時(shí)恢復(fù)從實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上主要分為前饋結(jié)構(gòu)和反饋結(jié)構(gòu)兩種，以Gardner算法為代表的反饋結(jié)構(gòu)定時(shí)恢復(fù)方法已得到了大量的研究和改進(jìn)[2-4]。但反饋結(jié)構(gòu)的定時(shí)恢復(fù)因受信號(hào)相位變化等影響，導(dǎo)致環(huán)路鎖定時(shí)間存在不確定性，無(wú)法滿足突發(fā)通信快速定時(shí)同步的需求。前饋結(jié)構(gòu)的定時(shí)恢復(fù)是正向開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，能快速獲取定時(shí)誤差，更適合突發(fā)通信。

前饋定時(shí)恢復(fù)主要包括定時(shí)誤差估計(jì)和數(shù)據(jù)插值兩部分，定時(shí)誤差估計(jì)算法可分為數(shù)據(jù)輔助和非數(shù)據(jù)輔助兩類。非數(shù)據(jù)輔助類在信息流中無(wú)需加入前導(dǎo)序列，不增加幀開(kāi)銷，從而受到學(xué)者青睞[5-7]。但非數(shù)據(jù)輔助類算法在成型系數(shù)較小時(shí)“自噪聲”嚴(yán)重，使得估計(jì)性能較差[8]，同時(shí)其計(jì)算復(fù)雜度高，不利于實(shí)現(xiàn)。因此，基于數(shù)據(jù)輔助類的定時(shí)誤差估計(jì)算法受到越來(lái)越多的關(guān)注。文獻(xiàn)[9] 提出了一種針對(duì)QPSK調(diào)制的定時(shí)和載波相位捕獲聯(lián)合估計(jì)算法，利用插入的前導(dǎo)碼在接收端提取出信號(hào)的定時(shí)和相位信息，但該方法8倍采樣在實(shí)現(xiàn)中會(huì)消耗較多存儲(chǔ)資源，同時(shí)前導(dǎo)碼的引入會(huì)增加系統(tǒng)帶寬開(kāi)銷。文獻(xiàn)[10]提出了一種數(shù)據(jù)輔助的前向位定時(shí)估計(jì)算法，該方法根據(jù)4倍采樣下同步段檢測(cè)相關(guān)曲線主瓣中的4點(diǎn)相關(guān)峰值，采用三角函數(shù)估計(jì)算法得到定時(shí)誤差，具有較好的估計(jì)性能。在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[11]討論了2倍采樣下的基于PN碼的數(shù)據(jù)輔助前向定時(shí)估計(jì)算法。

突發(fā)通信一般通過(guò)在數(shù)據(jù)段前插入同步段來(lái)保證接收信號(hào)的正確捕獲[12]。本文在不增加額外幀開(kāi)銷的情況下，利用突發(fā)通信同步段的相關(guān)特性，提出了一種2倍采樣下前饋結(jié)構(gòu)的快速定時(shí)恢復(fù)方法。通過(guò)對(duì)比分析線性估計(jì)、拋物線估計(jì)和三角函數(shù)估計(jì)3種定時(shí)誤差估計(jì)算法的性能，選用運(yùn)算復(fù)雜度低且性能佳的拋物線估計(jì)算法估算定時(shí)誤差。然后將定時(shí)誤差運(yùn)用到四點(diǎn)分段拋物線數(shù)據(jù)插值中，實(shí)現(xiàn)對(duì)2倍采樣數(shù)據(jù)的插值，最終得到定時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)。選擇BPSK（同步段）+QPSK（數(shù)據(jù)段）調(diào)制和1/3Turbo編碼，對(duì)所提方法接收性能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并且在現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）中進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。

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作者信息：

李超

（中國(guó)西南電子技術(shù)研究所，四川 成都 610036）