火星探测器收集到的数据以无线电波形式传送回地球要经历深空空间和近空空间的复杂环境,其中各种影响因素都会对无线电波造成影响,这些影响因素的干扰机理不同,影响的效果也不同。本文针对火星探测器到中继卫星之间链路和中继卫星到地球站之间的链路的不同特性,进行分段研究,整合处理,对深空通信过程中影响无线电波传播的各种因素(大气、降雨、云雾、多径、中断、延迟等)进行分析,针对已有研究对近空段已测量的卫星通信信道的数据,在Ka波段建立卫星通信信道统计模型与仿真模型。首先,本文研究了近空段到地面的两个主要影响因素：多径衰落和天气影响,而且对BPSK相干调制信号在近空段信道误码率的理论上限进行推导分析。另外,通过与深空段的长时延和中断相结合,建立综合深空通信信道模型；通过分析研究所建立的信道模型,可以得出：不同的天气情况下,由信道的衰落造成的系统性能衰退程度也不同。信号相位的衰减所造成信号损失与信号包络的衰减引起的损失相比较,信号相位影响几乎能够忽略。最后,结合Ka波段深空通信链路的中断概率的分析研究,本文还验证了协作通信在深空通信中的可行性。