由于在第二代卫星数字视频广播标准(Second-generation Digital Video Broadcasting over Satellite,DVB-S2)中使用性能优越的编码方案,接收机必须工作在低信噪比下。从同步算法的角度考虑,主要的挑战是帧同步和载波恢复。对于帧同步,要求在最低信噪比为-2.35dB和载波频偏存在的条件下提供可靠的操作。DVB-S2系统可利用数据帧中的物理层头实现帧同步,物理层头包括帧起始标志和物理层信令编码。本文针对DVB-S2系统要求在存在载波频偏和低信噪比情况下的可靠帧同步问题,提出了一种基于Reed-Muller(RM)码部分译码辅助的差分检测帧同步方案。该方案利用RM码编码比特两两异或为同一信息比特且两比特间的间隔相同的特性,在无频偏和存在频偏两种情况下实现某些单个比特的译码,进一步利用该部分译码的结果消除相关峰值中物理层信令的不确定性,改善帧同步系统的性能。计算机仿真结果表明,所提出的帧同步方案优于现有的方案。进一步,为了在真实的测试环境下,验证DVB-S2系统接收机同步算法的性能,本文基于通用软件无线电外设搭建了DVB-S2系统仿真验证平台,实现了接收机的时钟恢复、帧同步和载波恢复模块的功能。通过软件仿真分析了接收机各模块的性能,并且在真实环境下对DVB-S2系统接收机同步算法的性能进行了测试。测试结果表明,所设计的接收机同步算法很好地消除了时钟偏差、载波频率偏移和相位偏移的影响。