随着信息化社会的到来，人们对信息传输速率的要求日益增加，高速数据传输系统的研究也迫在眉睫。载波同步是高速数传系统中的一个关键问题，同步性能的优劣直接影响到系统的性能好坏。本文主要针对高速数传系统中载波同步问题进行深入研究。载波同步算法分为开环载波同步算法和闭环载波同步算法两种，本文从估计范围、估计均值、估计方差和估计精度四个方面对常见的载波同步算法进行了性能仿真分析，并从估计范围、抗噪声能力、算法复杂度和估计时间等方面对各种算法进行了详细的比较。根据高速数据传输系统的特点，对基于最大似然估计准则的开环载波同步算法进行改进，提出了基于最大似然估计准则的间隔PN载波同步方案，该方案算法复杂度低，估计时间短，易于硬件实现，解决了高速数传系统中的载波同步问题。另外，利用基于FFT/IFFT的频域并行结构，把数据处理速率降低至FPGA可以实现的范围。最后，对并行结构和载波同步模块进行了定点仿真，并使用硬件描述语言完成了仿真验证。