小卫星的蓬勃发展推动了卫星数据服务业的繁荣,随着卫星载荷分辨率的提高,下行数据量随之增长,而软件定义卫星的兴起也对小卫星的数据上注能力也提出了更高的要求。小卫星数据传输总量提升的同时,过境时间却是有限的,因此需要更高速的数据传输满足市场需求。高速调制解调技术对数据传输系统的速率的提升起着关键作用,其中载波恢复和位同步的质量决定了解调性能。本文主要针对高速数据传输中的载波恢复和位同步技术展开研究。首先对数字调制解调体制进行介绍,基于小卫星体积小功耗严格的特点,和卫星信道特点选定QPSK调制体制展开进一步讨论。对于载波恢复,主要介绍了常用的载波恢复算法原理,分析各个算法的优缺点和适应场景,选定了适用于高速数据速率的硬判决型科斯塔斯环法,然后对算法进行了仿真分析,结果表明设计的载波恢复环路能较好地完成高速数据率下的频率误差和相位误差恢复和跟踪。对于位同步,重点分析了Gardner算法的各个模块,提出在高速中对环路滤波器和插值滤波器进行适当的简化,并通过仿真分析了环路滤波器阶数和插值方法对位同步性能的影响。然后在验证Gardner算法载波独立性的基础上,进行载波恢复和位同步环路的联合仿真,对整个系统的误码性能进行测试统计,经过和理论误码率的对比,表明设计环路有较好的解调性能,为实际实验提供了理论支撑。最后搭建了基于软件无线电的宽带数据收发实验平台对本文讨论的算法进行验证,结果表明本文研究的高速传输中的载波恢复和位同步算法误码性能较好,有现实可行性。