近年来,宽带变速率卫星通信系统在民用领域和军用领域都拥有着巨大的需求,而变速率调制解调技术是宽带变速率卫星通信实现中必须首要解决的关键技术。课题基于―十二五‖民用航天预先研究项目——星载宽带变速率调制解调器的设计和实现,由于星载的硬件资源有限,无法为每个用户分别设置调制解调模块,因而研究一种能实现单路高速和多路低速数据的符号同步结构,具有理论及工程实践上的重要意义。课题明确提出了变速率调制解调器单路高速数据的定时同步处理要求,并需要利用此单路高速定时同步模块实现多用户多路低速数据的定时同步处理。这种复杂的设计要求,大大增加了变速率调制解调器定时同步模块的实现难度。从目前看来,高速数据传输系统中采用的主要是全数字的调制解调体系结构。本文以实现宽带变速率调制解调器为背景,对全数字通信中的一些重要问题进行了重点的分析和讨论,并描述了变速率调制解调器的具体实现方案:首先,针对变速率调制解调器中变速率定时同步处理设计要求,对定时同步处理方法进行了深入分析,系统的阐述了定时同步的相关理论,并着重阐述了变速率调制解调器实现中的定时同步复用原理和实现方案,以数字信道化理论为基础进行了较全面的仿真和分析,并在硬件中进行了具体实现;其次,对定时同步环路进行了理论上的分析,并以实际应用中的各种要求为背景对该课题进行了比较深入的研究,从系统上描述了Gardner定时恢复环路以及各结构的模型,并以数字锁相环的相关理论为依据,对系统的各项参数进行了比较全面的仿真分析,最后实现了定时模块的同步处理。最后,文章针对Gardner定时算法在多用户定时同步处理中的限制,提出了一些改进方法,并验证了其正确和可行性,为硬件实现中提高系统性能提供了一定的参考。