随着通信系统的发展，在低信噪比、短突发以及大多普勒频率偏移条件下，数据能够进行高速率传输是无线通信系统所必需的要求。近年来，香农极限码由于编码增益高、工作信噪比门限低的特点受到广泛的关注，但其优异的性能只有在精确同步的条件下才能体现出来，在接收端即使很小的频率偏移也会引起误码性能的急剧下降，因而进行精确的载波同步对正常通信至关重要。因此，如何在低信噪比/大频偏条件下，利用开销小的短导频序列实现短突发通信中有效的载波同步是一个关键问题。本文在研究近年来国内外数据帧结构和载波同步算法的基础上，首先给出了Turbo码的编译码原理以及对Turbo译码器进行适当的扩展，以满足联合迭代译码和载波同步的需要，并仿真分析了影响Turbo译码性能的因素。其次，研究了载波参数估计的理论界，在仅利用导频信息对载波参数估计进行理论界分析的基础上，推导了联合导频和数据信息的载波参数估计的克拉美罗界（CRB）以及修正的克拉美罗界（MCRB）。再次，根据已有的数据帧结构，基于时域相关算法提出了可变导频间距的数据帧结构，该数据帧结构通过灵活地改变导频间距来满足系统对估计精度和估计范围的要求，并验证了其对短突发通信系统有很好的适用性。最后，提出了两种联合导频和迭代译码的载波同步算法，结合系统的要求，选择合适的数据帧结构，利用导频信息基于时域相关算法进行载波初始粗估计，再利用导频信息和译码软信息进行载波细估计，仿真结果表明，提出的两种算法仅利用很短的导频序列，就能校正较大范围的频率偏移，确保Turbo码能够正确的译码，且两种算法的复杂度较低，很适合短突发通信系统。