随着直扩通信的快速发展和卫星通信技术的不断成熟，新特性信号也相继出现。为了适应这种新形势下的需要，二进制偏移载波（BOC，Binary Offset Carrier）调制方式的提出至关重要，BOC调制比传统的BPSK具有更陡峭的自相关函数，可以获得更高效的同步性能和更好的抗干扰能力。在BOC衍生信号中，由于AltBOC信号具有明显的同载波恒包络的特点以及MBOC信号具有良好的自相关峰值的特点，因而BOC衍生调制方式也成为当今研究的重点。作为直扩通信核心的同步处理技术尤为关键，其将直接作用于接收信号的解调解扩处理环节，进而影响接收机的整体工作效能。而具有裂谱、相关多峰等独有特性的BOC及其衍生调制扩频信号的出现和应用，更应开展高效同步技术的研究。为此，在分析BOC及其衍生调制信号产生机理和特性的基础上，针对全频带捕获算法、单频带捕获算法、优选频带捕获算法等同步机理进行了深入的研究；并结合伪码与载波跟踪技术，完成了算法的仿真与分析。然而，现有的算法存在多峰错锁引起的低捕获精度、资源浪费造成的低处理速度及算法设计冗余产生的高处理复杂度等不足，为此立足提高同步精度、速度和降低处理复杂度，进行了改进的BOC及其衍生调制信号同步技术的研究，提出了基于噪声抵消的主瓣锁定同步捕获算法，其核心为抑制噪声对信号正常通信的干扰，通过噪声抵消技术极大地提高捕获精度。在理论研究的基础上，针对BOC信号以及AltBOC信号、MBOC信号等衍生调制信号，分别进行了基于噪声抵消的主瓣锁定同步算法的仿真，验证了算法的合理性和正确性；通过与全频带捕获算法、FFT单边带捕获算法、主瓣叠加捕获算法的对比分析，验证了其精确性和高效性。进一步，利用Virtex6-lx240系列FPGA作为目标开发平台，完成了同步捕获关键模块的辅助硬件设计。