基于带限信号压缩的高效软件无线电卫星双向时间比对

来源：电子与信息学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：程龙, 董绍武, 武文俊, 弓剑军, 王威雄, 高喆

单位：1.中国科学院国家授时中心 西安 7106002.中国科学院大学 北京 1000493.中国科学院时间基准及应用重点实验室 西安 7106004.中国科学院大学天文与空间科学学院 北京 100049

摘要：卫星双向时间比对(TWSTFT)技术因其高精度特性在时间同步领域具有重要应用价值，其中实时性是衡量系统性能的关键指标。传统硬件实现的TWSTFT存在显著的周日效应问题，而基于开环架构和高分辨率多相关器的软件定义无线电(SDR)实现方法虽能有效抑制该效应，却因计算复杂度高而面临实时性挑战。为提升SDR接收机的运算效率并改善其短期稳定性，该研究在传统信号压缩法基础上提出了一种基于带限信号压缩的高效SDR实现方法。该方法创新性地采用伪随机噪声(PRN)码整数倍抽取序列与接收信号进行相关运算以获得压缩值，并通过建立抽取序列采样频率与信号带宽的定量关系实现相关结果的高效重构。该机制通过消除传统算法的冗余计算环节，在保证测量精度的同时显著提升了运算效率并降低了系统资源开销。为验证方法有效性，该文设计了不同带宽和基线长度的对比实验，结果表明：相较于TWSTFT SDR中常用的多相关器法，该方法的运算速度提升了7～8倍，资源消耗量降低了85～90%，且信号预处理阶段的滤波操作能有效抑制带外噪声干扰。这种效率提升不仅增加了单位拟合周期内的有效测量数据量，通过统计平均效应降低了随机噪声影响，还显著提高了比对结果的短期稳定性，为高精度时间比对提供了新的技术途径。

关键词：卫星双向时间比对, 软件定义无线电, 信号压缩, 多相关器, 伪随机噪声码