随着信息时代的到来,各个领域对信息速率的要求越来越高,而传统的通信系统已经无法提供足够高的信息传输速率以适应目前的高速信息传输需求。因此,有必要设计一种针对高速率信息的调制解调系统。本论文针对高速解调系统中的并行解调架构设计、定时同步、载波同步等关键技术及其硬件实现进行了研究,目的是实现一种适用于高速数据传输的调制解调系统。首先,对于高速调制解调器,其能够处理的信息速率受硬件平台的主时钟频率限制,这就要求将传统的串行解调结构改为并行解调结构。本论文以低中频数字解调结构为原型,借鉴APRX构架将传统的串行低中频数字解调结构改造为适合处理高速数据的并行低中频数字解调结构,从而以较低的时钟频率处理较高速率的信息,并且简化完善了系统的各个部分。接着,本文选择反馈闭环作为定时同步的框架,并且详细分析比较了早迟门、Gardner、O&M三种定时同步误差估计算法,最终选择了更易于硬件实现且独立于载波同步的O&M算法。通过数学推导,得到了O&M算法和定时误差校正的并行实现结构。最后验证了算法的有效性并在FPGA上完成了硬件逻辑设计。然后,论文分析了直接判决法、简化星座图法、极性判决法和鉴频鉴相法四种基于判决反馈环的载波同步算法。最终选择了具有更大频偏捕获和更好相位跟踪能力的鉴频鉴相法。针对算法的并行实现,设计了一种基于平均相位补偿的结构并完成了整个载波同步的功能验证。最后,将上述解调架构以及定时同步和载波同步算法移植到ZYNQ平台上。将适合硬件实现的算法放在FPGA端实现,把FPGA端处理完的数据通过ZYNQ内部高速通道传给ARM端做后续处理。并且对整个调制解调系统的各个模块分别进行了调试测试,结果表明此系统性能良好。