卫星通信在现代无线通信领域占有重要地位,而随着社会的发展,移动终端数量呈现快速增长趋势,人们对广域移动信息服务的要求越来越高。中国下一代广播电视网卫星系统(NGB-S)是针对卫星移动广播提出的数字化标准,目前正处于标准制定阶段,可以为车载终端提供丰富的媒体信息。接收机同步技术是通信领域的一个重要技术,也是接收算法中首先要完成的模块,同步模块能否在低信噪比和高载波频偏等恶劣条件下正常工作,是决定NGB-S系统能否支持移动接收的关键因素,因此本文重点研究卫星移动通信系统中的同步相关技术。本文首先介绍了卫星移动信道的几种经典模型和仿真建模方法,简单分析了在单载波系统中,由于同步偏差给系统带来的性能影响。其次,本文对NGB-S的前导符结构做了详细的介绍和分析,对基于前导符的载波同步算法进行了详细介绍,提出了一种低复杂度的整数倍频偏估计算法,给出了所提算法与已有的整偏估计算法的复杂度分析与对比。大量的仿真实验表明,所提算法与传统算法相比,其载波估计性能没有明显损失。然后,本文对基于前导符的帧同步算法进行了深入研究,并且提出了一种改进的帧同步算法。所提算法对前导符中固定同步序列P1和信令编码序列P2进行不同的处理。通过大量的仿真实验,对不同算法的帧同步性能进行了对比,结果表明所提算法比其他已有算法有更好的帧同步性能。最后,为了优化卫星信号的覆盖效果,借鉴中国移动多媒体广播(CMMB)中“天地一体”的方案,本文提出了一种地面增补网络与卫星联合覆盖的方案。主要对地面转发站的单频网建设进行了研究,不同于传统地面广播单频网,本文所提出的方案采用IEEE1588v2标准时钟作为各地面发射机的参考时钟,各地面发射机处的交换机通过运行IEEE1588v2协议,与主时钟达到同步,并为发射机提供参考时间信息和频率信息,在一定程度上降低了成本,并且具有一定的可扩展性。作者参与制作了样机系统,并由广播电视总局规划院进行了样机测试。测试结果显示,所设计的方案具有与传统单频网相同的组网性能。