随着通信技术的蓬勃发展和通信设备的快速更新,高速数传技术的发展需求越来越大。特别是在卫星通信系统中,高速数传技术是解决天地之间大量数据传输的关键技术,而多模式调制能使接收机灵活适应不同的通信环境。定时同步是高速数传系统中非常重要的一部分,定时同步技术的发展为高速数传系统的可靠性提供了保障。本文主要对多模式高速数传条件下的定时同步技术进行了研究,并通过FPGA硬件实现对本文的研究予以验证。传统的全数字位定时同步环路多采用串行结构。需要适应更高符号速率时,主要依赖于FPGA等数字器件主时钟频率的提高。对于符号速率≥600Msps,前端ADC采样率接近5Gsps的超高速数据链通信接收机而言,串行全数字位定时同步基本不适用。本研究提出了一种适合在FPGA平台的超高速并行定时同步环路设计方法。在算法级采用并行方式,以资源换速度;模块级则采用最大化吞吐量的全流水结构在FPGA中予以实现。该设计方法能够突破数字器件的速率限制,保持较低的时钟频率不变,付出较少硬件开销,极大地提高位定时同步的数据吞吐量。硬件实现时,以工作于150MHz时钟速率的FPGA支持了样点速率4.8Gsps、符号速率600Msps的QPSK解调数据的位定时同步。本论文介绍的高速并行定时同步环路方法具有较强的通用性,对于任意“幅-相”联合调制星座均适用,例如BPSK、QPSK、8PSK和16QAM等,同时可以支持更高速率的扩展,在未来星地、星间大容量骨干网通信或机载超高速视频、图像数据链系统中具有十分广阔的应用前景。