连续相位调制（Continuous Phase Modulation,CPM）系统具有高频谱利用率和衡包络的优势,在现代无线通信系统中拥有巨大的应用潜力。但是目前CPM系统的接收机设计非常复杂,特别是难以实现接收信号的同步,这导致CPM系统在实际的应用中受到大量限制。为解决同步问题,本文就CPM信号的接收机同步算法进行了理论研究和算法改进。首先,本文给出了连续相位调制信号基本定义,基于基本信号模型分析了CPM信号的时频特性,然后搭建CPM信号的同步模型。在分析同步估计的理论极限之后,对各种同步参数对系统性能的影响进行了仿真分析,从而得到CPM同步波形的基本设计要求,给出了无线系统中CPM波形设计方法。其次,本文依据载波同步需求设计了不同通信场景下的载频同步算法。针对固定频偏的载频同步场景,对CPM信号的直接离散傅里叶变换（DFT）频率估计算法和传统的Fitz算法、Luise＆Reggiannini（L＆R）算法和Mengali＆Morelli（M＆M）同步算法进行了理论分析和仿真验证,之后提出基于双导频辅助的频偏估计算法,该算法能够极大地提高频率参数估计的精度。针对已有同步算法无法同时兼顾估计范围和估计精度的缺点,文章提出分步估计算法,该算法通过对每一步估计的算法进行选择和配置,使同步算法兼有了大估计范围和高精度的优点。针对高动态频偏条件下的频偏参数估计要求,本文提出了基于延迟自相关和基于双导频辅助的动态频偏估计算法。算法可以估计信号中的频偏变化率,然后完成信号频偏变化率补偿,最后结合固定频偏的估计算法完成载波同步。仿真结果表明,本文针对动态频偏提出的频率估计算法和理想的载波同步拥有一致的性能。文章也讨论了CPM信号的定时估计算法和相位同步算法,首先给出了基于延迟自相关的定时估计算法,该算法的定时估计精度较低,然后本文利用循环序列的同步波形设计了CPM信号的DFT定时和相位联合估计算法,并给出了相位同步的最大似然估计算法。仿真结果表明,提出的定时与相位联合估计算法在无偏条件下拥有良好的估计性能。最后,本文对已有的CPM同步帧格式进行了改进,结合已有同步估计算法,设计了多参数的联合估计算法。之后,对该联合估计算法进行了定点化的系统解调误码率分析。结果表明,联合估计算法的性能与理想同步性能接近,且易于定点化,非常适合应用在无线通信系统中。