数字电视地面广播作为传统电视广播手段和新兴数字领域的结合,既具有很高的科技含量同时又具备广阔的应用前景。目前,中国已制订了具有自主知识产权的数字电视地面广播标准。因此,数字电视地面广播在未来十年内将会有极大的商业价值。本文所研究的是数字电视地面广播系统中的载波捕获与跟踪算法,文章首先简要介绍了数字电视地面广播系统的基本结构,以及我国数字电视的发展概况。并说明了载波同步的意义以及载波误差对系统的影响。然后围绕数字电视地面广播标准,详细描述了多载波系统(以欧洲DVB-T为例)和单载波系统(以美国ATSC-8VSB为例)的载波同步算法,并比较了两种同步算法的优缺点。本文的主要工作在于以ADTB-T系统为平台,提出了一种新的基于多状态控制的载波同步算法。文章简述了该载波同步算法相关理论的基础知识,提出了自适应峰值检测方案,并将模拟锁相环成果应用于数字锁相环。同时以MATLAB作为仿真平台,对所提出的算法进行了较为全面的仿真,以及相应的参数调试和性能优化。最后详述了改进算法的FPGA实现和基于Altera的StratixS80完成的硬件编译资源分析。提出了一种用相位查找表实现arg()运算的方法,有效节约了硬件资源。本文的主要贡献在于提出了一种基于多状态控制的载波捕获与跟踪算法,并以ADTB-T数字电视地面广播系统作为平台,完成了MATLAB仿真和FPGA实现。这种算法的优点在于使得相干解调系统中,载波捕获不再完全依赖导频,可用于帧结构中包含已知数据的传输系统,因此有着广泛的适用性。