为了同时满足对多个航天器目标的高覆盖率数传、定轨需求,跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)已得到飞速发展。本文分析了TDRSS对中速速率以下的数传性能指标要求,并且分析了能够同时达到数传和定轨两个目的的长码直接序列扩频模式在TDRSS中应用时需要满足的各项具体指标。本文选择了CPCI总线结构的工控机作为接收机的工作平台,提出了一种采用大容量FPGA、DSP器件,遵循软件无线电设计思想的TDRSS多模式数传及用户星测距接收机设计方案。在设计并实现上述的TDRSS多模式数传接收机时,本文首先讨论了一种通用化数字信号处理硬件电路实现方案,并根据接收机的使用要求对硬件资源进行了预估和分配;根据需要,设计并实现了一种采用数字costas环、非相干延时锁定码跟踪环、数字重采样等算法的TDRSS接收机,并使用FPGA专用Core实现了多通道Viterbi、RS、Viterbi+RS级联信道译码。此接收机能够同时处理双通道,BPSK、SQPSK、QPSK、UQPSK等多种调制模式,多译码方式,宽信息速率范围,宽信号电平动态范围的下行信号。最后,本文采用整机联试的方式,利用TDRSS数传分系统对此接收机各项功能和指标进行测试。测试了接收机的多通道处理能力;测试了不同信息速率、不同调制方式、不同编码模式下的数传误码率;测试了接收机的测距随机误差与系统误差;并测试了接收机的测频误差。在确保接收机各项指标均达到技术性能要求后,配合大系统成功完成了航天实战任务,完成了对用户航天器图像数据传输、距离速度测定的工作,达到了天基测控系统建设的目的。