卫星通信是当前世界通信网络领域的一个重要组成部分,已经成为了现代社会中不可缺少的通信手段。基于正交频分复用(OFDM)技术的无线通信正处于快速发展中,OFDM能够提供大容量的信息传送,并解决了在移动终端传输高速数据时无线信道性能变差的问题,从而极大地提高了传输信道的质量;而且OFDM技术具有抗多径衰落,频谱利用率高等优点,适合于在卫星通信这种无线环境下进行高速传输。为了实现一个真正意义上的OFDM系统,同步是一个关键的问题。本文首先介绍了目前卫星通信及OFDM技术的发展状况,也即本课题的研究背景。讨论了卫星通信中存在的问题,OFDM技术应用于卫星通信中的必要性。其次讨论了卫星通信的信道在通信系统的分析设计中的重要的意义,详细介绍了卫星信道的特点和传播特性。分析了卫星信道概率密度函数以及卫星信道模型。然后研究OFDM系统及其同步技术,介绍了OFDM的基本原理,给出OFDM系统模型。在各种非理想同步因素的分析的基础上,重点研究了OFDM同步问题和同步技术。在信道模型的基础上,分析基于OFDM的卫星通信中的各种同步方法,以及改进的同步算法,并给出相应的计算机仿真结果。最后介绍低轨卫星通信系统的知识,把卫星信道在理论分析时的模型做了进一步的简化。对低轨卫星OFDM进行分析时,着重考虑的是低信噪比与大多普勒频移的影响。文章还对低轨卫星低信噪比下载波同步进行了分析,包括低信噪比下的捕获性能的恶化和载波环路的设计。