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在深空光通信中,脉冲位置调制(PPM)技术以其较高的功率利用率得到了广泛的关注。异步时钟采样由于不需要闭环时钟跟踪,其系统结构简单,易于实现等优点在数字接收机中得到广泛的应用。但异步时钟采样过程中存在定时误差,造成实际采样点位置偏离最佳采样点位置,进而降低系统的同步性能。因此需要准确的预测出时钟误差,从而实现定时误差的纠正。PPM调制后的光脉冲信号在信道传输后经光子探测器检测时,由于时延抖动的影响会存在脉冲展宽现象,此时数字接收机往往只对信号插值实现定时误差的纠正,并没有考虑这种展宽现象,进而造成系统性能未达到最优。因此,针对PPM调制的异步采样信号如何实现准确的定时同步参数估计以及数据恢复是一个值得研究的课题。针对PPM调制脉冲展宽情况下的异步时钟采样信号数据恢复问题,本文提出了两种数据恢复方案:第1种基于脉冲展宽波形的插值与展宽效应补偿合并的数据恢复方案,该方案依据权系数同时实现了插值与脉冲展宽效应补偿;第2种,插值与脉冲展宽效应补偿分离的数据恢复方案,该方案先根据时钟误差使用标准的插值公式进行插值,然后再进行展宽效应补偿。仿真结果表明,两种方案均能有效地解决时隙抽样误差和脉冲展宽效应问题,完成PPM调制信号的数据恢复。针对这两种方案的性能进一步分析可知,合并的数据恢复方式性能更优异且运算量更小,能够更好地实现PPM调制异步时钟采样信号的数据恢复。此外,本文针对PPM调制异步时钟采样信号的定时同步误差估计,研究了基于SCPPM码辅助的迭代定时同步方案。由于一般的最大似然准则定时同步算法比较复杂,因此利用EM算法迭代进行定时同步参数的估计。但是通过仿真表明,基于EM算法的SCPPM码辅助迭代定时同步方案有效同步范围比较小,在较大的定时误差条件下,其同步性能不够理想。因此,本文提出一种大定时误差下基于SCPPM码辅助的迭代定时同步方案,该方案先利用SCPPM译码输出的软信息构造评价函数进行较大范围粗同步,再利用EM算法迭代进行小范围定时误差的细同步。通过仿真表明,本文所提的同步方案能够大幅度提高有效定时同步范围。