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深空信道是典型的功率受限信道,信道中的信噪比极低,但频带资源丰富。在这种信道中,必须使用高编码增益的低码率纠错码才能保证可靠性通信,而这类码字较难设计。在极低信噪比环境下,信号同步是另一个需要解决的难点,它是纠错码达到其理想性能的前提。即使较小的同步偏移都会造成译码器输入信号的功率大幅下降,当译码器的输入信噪比低于译码门限时,译码器将无法正常译码。传统的同步方法将同步器独立于译码器,很难在深空通信中正常工作。而利用译码器输出的软信息辅助同步具有较好的同步性能,并成为新的研究方向。现有的编码辅助(Code Aided,CA)同步算法工作的信噪比区间大约为SNR>-8dB,对于更低的信噪比环境,这些算法存在复杂度高、估计范围小、估计精度较差等问题。本文针对这些问题进行了详细的研究,主要内容如下:首先简要介绍深空通信中信道编码和信号同步发展情况。然后介绍了低码率LDPC-Hadamard码的编译码原理,并设计了短码长低码率的好码,给出了具体的参数,并分析了影响码字性能的因素。在第三章介绍了常用的几种CA同步算法,即EM算法、梯度算法、SP-EM算法,并仿真分析了它们的性能。第四章重点研究了CA载波同步算法。从三个方面研究了复杂度相对较低的CA载波同步算法,即简化的EM算法、基于相关的CA同步算法以及基于级数近似的CA同步算法。仿真结果表明给出的算法能在性能损失可接受的范围内降低复杂度。为扩大估计范围,第五章利用导频和编码共同辅助载波同步。理论和仿真结果表明给出的算法估计精度很高,且具有较大的同步范围。最后研究了定时联合载波同步算法,给出了同步方案及仿真结果。