卫星数字电视广播系统在超高清视频等传输需求的推动下正朝着大容量、高频谱效率的方向发展。新一代卫星数字电视广播标准DVB-S2X应运而生,新的物理层技术使得DVB-S2X接收机面临极大的设计挑战。强噪声、大频偏、相位噪声、非线性失真等因素均增加了接收机正确解调的难度;另外,标准支持的可变帧头格式、多种调制方式也对接收机实现提出了更高要求。本文针对适用于DVB-S2X系统抗强噪声和大频偏的通用帧同步、适应多调制方式的大纠偏范围载波恢复以及适用于高阶APSK的低复杂度软解映射等关键技术展开研究,主要研究成果如下:其一,研究卫星信道下抗强噪声和大频偏的可靠帧同步技术。首先,分析已报道的适用于DVB-S2系统的帧同步算法,通过复杂度和适用范围分析,得出其优缺点;其次,在传统后验累加帧同步算法基础上,提出了一种改进帧同步算法。所提算法避免非相干相关值的干扰项参与生成帧判决变量,并利用相关值的相位信息实现能量归一化,既提高了检测的可靠性,又解决了采用门限判决法时门限值设置依赖信道环境的问题。仿真表明,所提算法不仅在实现复杂度和性能上取得了一个良好的折中,同时解决了其对信道环境敏感的问题。最后,基于该改进算法提出一种适用于DVB-S2X系统可变帧头格式的帧同步实现方案,并基于卫星信道环境仿真验证其有效性。其二,研究卫星信道下适应多种调制方式的大纠偏范围载波恢复技术。研究分析几种典型频率估计器在估计范围、估计精度、实现复杂度等方面的性能表现,进而提出一种适用于DVB-S2X系统多调制方式的数据辅助载波恢复方案,将载波恢复过程分为频率粗恢复、频率细恢复及相位恢复三个过程,并通过理论推导确定频率粗/细恢复需要达到的性能指标。基于卫星信道环境的仿真表明该方案具有纠偏范围大、收敛速度快及适应多种调制方式等优点。其三,研究低复杂度的高阶APSK软解映射技术。分析已有APSK解映射算法复杂度和适用范围等,并在基于查找表的解映射算法基础上,提出一种通用APSK软解映射算法,该算法通过扩大分区及结合硬判决域的方式进一步减少硬件资源的使用。针对现有软解映射技术应用于非规则APSK时存在实现复杂度高及需要估计信噪比等问题,提出一种适用于非规则APSK的软解映射算法。仿真结果表明,结合硬判决域基于查找表的APSK软解映射算法在提供近最优性能的同时进一步缩减各类硬件资源的使用数量;适用于非规则APSK的软解映射算法性能上虽稍有损失,但实现复杂度从O(2~m)降至O(m),对资源受限的接收机实现具有重要指导意义。