随着数字信号处理技术、跳频技术、自适应技术等各种新技术，新体制的发展，模拟通信技术已在实际应用中慢慢退出。新的通信体制无不采用数字通信方式。另外，随着通信事业的发展，频带利用率成了一个重要的问题。正交幅度调制(QAM)因其具有高效的频带利用率而被广泛使用。全数字接收机是在接收机前端即中频、高频或者靠近接收天线的地方使用模数转换器(A/D变换)将接收机接收到的信号通过一系列的变换，转换为数字信号，然后对数字信号的处理全部使用数字处理技术来实现。全数字接收机的主要技术研究是全数字接收机解调理论和算法研究。本文针对QAM信号，对全数字接收机的信号处理方法进行了研究。而载波同步问题是一个非常重要的问题，是决定接收机性能优劣的关键。本文首先了解了全数字接收机的发展，然后对所使用的QAM信号进行了介绍，包括多进制正交幅度调制技术的原理及一些相关的主要参数。QAM是用两路独立的基带信号对两个相互正交的同频载波进行抑制载波双边带调幅，利用这种已调信号的频谱在同一带宽内的正交性，实现两路并行的数字信息的传输。本文研究了接收机的结构和相关的理论知识，给出了传统的接收机的方案和本文所采用的全数字接收机的方案，并介绍了基本的采样理论，以及高速信号处理中所使用的多速率信号处理技术(整数倍内插和整数倍抽取)。这些理论的介绍为载波同步算法的研究提供了理论基础。本文对信号的检测估计理论及性能分析方法进行了研究，给出了克拉美—罗限(CRB),并且还给出了适合于实际应用中的修正克拉美—罗限(MCRB)和渐近克拉美—罗限(ACRB)。这些性能评价的标准，为本文算法的研究及其性能的比较奠定了理论基础。算法的研究是本文的重点所在。本文主要研究了载波同步中频偏估计问题和相位估计问题。本文首先研究了三种传统的频偏估计算法，对它们进行仿真比较，在此基础上，提出了一种新的频偏估计算法，解决了传统算法频偏范围小，精度低的缺点。在相位估计算法中，在了解传统的相位估计算法后，提出了新的算法。通过对已有的算法和新的算法之间的性能仿真比较，仿真结果表明新的相位估计算法具有更好的性能。最后，对本文进行了总结并提出了对未来的展望。