基于MF-TDMA/CWTDM转换体制的非再生式宽带卫星系统兼有透明转发和再生转发的优点，其星上处理过程简单、灵活性强，下行链路传输体制频带效率高且不存在交调干扰。本文在深入研究数字信道化和CWTDM传输体制的基础上，提出了一种非均匀数字信道化模型和一种改进的准正交时分复用方法。本文的主要工作如下：1.提出了一种高效的非均匀分路模型，这种模型结构巧妙简单且灵活性强。仿真结果表明，相比传统非均匀分路模型，该模型使合路信号波形的失真度下降4.1%左右。2.提出了一种适合CWTDM传输体制的非均匀重构模型，这种模型结构简单且适用于任意数量连续子信道的重构。仿真结果表明，对于QPSK调制，带宽为四路子信道的宽带信号，误码率在10-3时，信噪比劣化0.5dB左右；误码率在10-4时，信噪比劣化0.7dB左右。3.针对下行链路多路准正交时分复用信号样点分接时存在信号样点精确同步的难题，提出了一种结合OFDM的改进准正交时分复用方案，方案中采用FFT/IFFT实现子载波调制与解调，并设计了一组群延迟滤波器实现样点精确同步。仿真结果表明，该方案的样点同步偏差小于5%。4.完成了非均匀数字信道化和准正交时分复用的关键模块的FPGA设计，并仿真验证了设计的正确性。