随着科学技术的发展,卫星通信技术已成为通信领域不可或缺的一部分,有效的弥补了地面通信系统的不足之处,越来越受到人们的重视。卫星通信系统具有覆盖区域大、通信距离远、通信质量高和系统稳定可靠等优点,在军用通信以及民用通信领域都得到了广泛的应用。GMR(GEO-geostationary earth orbit Mobile Radio)卫星通信系统在解调过程中,首先要进行符号定时同步,获取最佳采样时刻,然后经过载波同步后才能进行相干解调。如果存在定时误差和载波频偏会对系统的性能造成很大的影响。因此,设计性能良好的同步方案对于卫星通信系统具有重要意义,同步参数的估计算法具有极高的研究价值。为了设计出GMR卫星通信系统的同步方案,本文对同步理论进行了相关研究,分析了定时误差和载波频偏的最大似然估计理论,研究了突发信号的接收机结构和处理流程。本人结合实际研究项目,在理论研究的基础上,设计了GMR卫星通信系统的同步方案,具体完成的工作如下:(1)研究了GMR卫星通信系统的性能指标以及解调过程中的关键技术,设计了系统的解调方案。(2)研究了前馈和反馈结构定时同步算法的特点,设计了GMR卫星通信系统的定时同步环路。完成了对插值滤波器、定时控制器、环路滤波器和定时误差检测器的设计,并对定时误差检测器中的Gardner算法进行了改进,成功解决了卫星通信系统定时同步环路中存在较大时钟偏差和系统自噪声的问题。通过仿真验证了改进算法的有效性和可靠性。(3)研究了频偏估计算法,对现有算法的缺陷和优点进行了分析。针对多普勒频偏估计问题,对现有算法进行了改进,采用一步两估计思路:通过FFT变换法求出频偏的粗估计,使用频域内插法来实现频偏的精确估计。仿真结果表明,改进算法估计范围大,可以有效对抗多普勒频偏,并且具有极高的估计精度。(4)研究了载波相位估计算法。针对频偏估计后系统中存在的相偏,使用V-V算法进行捕获。仿真分析了该算法的性能,不仅在MPSK系统中具有良好性能,并且对信噪比不敏感。