近年来,地面数字电视技术得到了广泛的关注。数字电视地面广播系统所面对的是复杂多变的地面信道,对系统的同步性能要求非常高,因此数字接收机中的同步系统设计是至关重要的,其同步系统的性能直接关系到接收端的质量,仍需进行更加深入的研究。在目前的通信领域中,同步已经成为一个研究热点。本文充分利用DTMB单载波系统帧结构特点,深入研究了帧同步、载波同步和采样同步的算法,设计了 DTMB单载波系统同步方案并且在FPGA上实现。主要工作体现在以下几个方面:首先,本文详细介绍了 DTMB传输系统,并对DTMB单载波系统的发送端、接收端以及系统帧结构的特点进行研究。接着对DTMB单载波系统同步技术进行了研究,分析了各种同步误差出现的原因以及对系统性能的影响,进一步阐明了同步对于DTMB单载波系统的重要性。其次,在对各种同步技术进行深入研究的基础上,提出了一种实现DTMB单载波同步系统的算法流程方案。包括定时初调整、帧头模式检测及帧头位置粗估计、频偏粗估计及频偏校正、变步长扫频及频偏校正、帧头位置细估计、采样细同步、频偏细估计及频偏校正。借助MATLAB软件对该同步流程进行了仿真与分析,验证了该同步流程能够很好地实现系统同步。然后,出于对性能和实现角度的考虑,针对帧头位置估计的FPGA实现,本文提出一种改进的帧头粗估计算法,该算法只取相关累加和的实数部分,仿真结果表明改进算法仍能正确估计出帧头粗位置,并且减少了乘法器资源的使用。针对现有扫频算法扫频次数过多的问题,本文提出一种改进的变步长扫频算法,该算法在扫频阶段通过选择合适的频点,将扫频次数由原来的44次减少到20次,降低了系统复杂度,使扫频估计速度更快,但估计准确度不变。最后,以Altera公司的Stratix Ⅱ系列的EP2S90F1020C4芯片为硬件开发平台,对整个同步系统进行实现与验证。测试得到了各个模块的硬件时序图,并将FPGA的测试结果与MATLAB的仿真结果进行比较分析,验证了各模块算法的可行性。