在军事通信中,高速率信息传输以及低功放是保障系统容量以及隐蔽通信的有效手段。然而,随着通信数据量的增大以及作战单元数目的增多,现有的频带资源及功率资源已经无法满足在传统线性调制方式下的军事应用需求。而连续相位调制(CPM)技术由于同时具有较高的频带利用率和较高的功率利用率而受到广泛关注。一方面,CPM的相位连续特性使其已调波形的频谱高频分量较少,频谱主瓣宽度窄且带外衰减大,具有较高的频带利用率;另一方面,CPM又是一种恒包络调制技术,该特性又使得其对非线性器件不敏感,可以使收发机中的放大器工作在饱和区,故而,该调制技术又具有较高的功率利用率。CPM的这种同时具有较高频带利用率和功率利用率的特性使其在在卫星通信、遥测通信、应急通信等领域取得了大量应用。然而,CPM良好性能尤其是其误比特性能的获得是建立在其相干解调基础之上,而对CPM进行相干解调的前提则是进行精确的载波同步。因此,开展基于CPM的载波同步技术研究是具有重要的现实意义的。本文基于CPM调制技术,结合网格编码调制技术以及串行级联编码调制技术,利用最优化理论、数字信号处理理论、通信原理基础以及信息论等相关知识,研究基于CPM的载波同步技术,为军事通信中CPM的进一步应用提供理论支撑与工程依据,所取得的主要成果如下:首先,针对现有CPM载波参数数据辅助(DA)捕获算法复杂度高的问题,提出了一种基于时域二分法的CPM载波频偏DA捕获算法。该算法通过数学推导证明了针对CPM三种常用的频率脉冲函数在全1序列调制下将产生一个单音信号,并根据此调制后的单音信号利用对数似然函数(LLF)得出时域目标函数。与传统的频域目标函数相比,所提时域目标函数去除了快速傅里叶变换(FFT)的操作,具有较低的实现复杂度。之后,利用此时域目标函数进行二分搜索算法的操作,在多次迭代中实现载波频偏的快速捕获。该算法除了避免FFT操作之外,仿真结果表明还可以通过较少次的迭代运算达到逼近克拉美罗界(CRB)的估计精度,且具有较低的信噪比估计门限。其次,分析了由Hosseini和Perrins提出的针对CPM的载波参数和定时参数的联合估计算法。该算法利用前导序列调制出的波形通过闭合表达式对CPM的载波频偏、相偏以及定时偏移进行开环捕获,操作简单、实现复杂度较低。然而,在联合参数估计时,当利用先估计得到的参数值对其余参数进行计算时,前者的误差不可避免地会对后者产生影响。基于此,以Hosseini和Perrins提出的算法(H&P)为例,首先通过估计参数的闭式解,对各个参数的方差进行推导,得到联合估计下的参数方差,并与非联合估计时参数的各CRB相比较,提出条件克拉美罗界(CCRB)的概念,并计算出在载波频偏存在误差下载波相偏的CCRB和在载波频偏与相偏均存在误差下定时偏移的CCRB,得出了以下两个结论:1).在开环捕获过程中,进行联合估计时定时偏移的估计独立于载波参数的估计;2).载波相偏的方差会受到频偏误差的影响。其次,针对第二条结论将其拓展,利用LLF进行推导,证明了对任何一种相位调制方式,该结论均是成立的。最后,提出了利用锁相环(PLL)结构来克服在载波开环捕获过程中频偏误差对相偏估计的影响,并据此给出了一种联合数据辅助捕获与锁相环跟踪(DA-PLL)的接收机结构,进行CPM在通信系统下的载波同步与解调。然后,推导了针对多符号网格编码连续相位频移键控(MSTC-CPFSK)系统的跟踪性能。连续相位频移键控(CPFSK)调制是频率脉冲为矩形函数的全相位CPM调制方式。利用卷积编码结构与CPFSK相结合,可以得到网格编码连续相位频移键控(TC-CPFSK)系统。将每一个网格编码结构与多个CPFSK调制符号进行结合,便得到MSTC-CPFSK系统。利用前文所述的DA-PLL结构对MSTC-CPFSK进行载波同步与信号的解调:首先通过一个全0序列调制波形进行载波频偏与相偏的DA捕获,之后通过二阶PLL系统进行剩余载波参数的跟踪。针对跟踪阶段的二阶PLL系统,推导出了其等效CRB(ECRB),并将此ECRB扩展到任意阶数PLL形式的载波参数跟踪之中。进而,利用得到的PLL结构的ECRB表达式,进一步得出针对MSTC-CPFSK这种多符号系统的ECRB,证明了在给定PLL结构的情况下,MSTC-CPFSK利用PLL跟踪时的ECRB除与信噪比有关外,还与多符号的个数成反比关系。最后,通过仿真实验验证了理论推导的正确性。最后,在DA-PLL结构的载波同步基础上,进一步研究了针对串行级联连续相位调制(SCCPM)系统的联合迭代载波跟踪与解调算法。该算法重新推导了在含有载波频偏与载波相偏的情况下CPM各个参数后验概率(APP)的计算方法,并利用计算得到的APP信息进行SCCPM的BCJR解调与载波参数的联合估计。通过这两步的反复迭代,即可得到联合迭代载波跟踪与解调算法。同时,针对CPM状态数目较多、解调与载波跟踪时复杂度大的问题,利用Laurent分解理论提出了针对MSK类CPM的低复杂度解调与跟踪算法。根据算法的跟踪结构推导了载波参数估计的克拉美罗下界(CRLB)。仿真实验表明,所提联合同步与解调算法对跟踪时滤波器环路带宽较为敏感,在实际系统设计时要综合考虑跟踪精度与跟踪范围的影响,折中选取合适的环路滤波器带宽的取值。但在合适的环路带宽下,跟踪的均方误差接近CRLB,且误比特率(BER)性能与理论同步下的BER性能相比损失可以忽略不计,验证了理论分析的正确性。而针对MSK类CPM的简化算法则可以通过较少的BER性能损失换取较低的实现复杂度。