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针对最小频移键控系统，首先介绍了一种基于四阶非线性运算的定时同步环路工作原理；该环路首先对信号进行非线性统计相关运算，然后计算出相关值的梯度，从而提取出时延的误差极性；接着针对该环路，结合Gardner定时同步算法提出了一种数字化定时同步环路结构；该环路分别利用差分与时间平均运算来代替求导和统计平均运算；最后针对GMSK调制系统进行了仿真验证，仿真结果证明该环路具备较好的收敛性能，并且环路不受相偏影响，能容忍的频偏范围随着信噪比的增加而变大。