近年来，小卫星通信系统由于重量轻，研制和发射费用低，信号覆盖面广，性能稳定等优势，得到了广泛的研究和应用。小卫星通信已成为大型同步轨道卫星通信的有力补充，得到了国内外研究机构的重视。因此对小卫星通信技术的研究具有重要的理论意义和现实意义。本文主要研究了小卫星通信系统的链路预算方法，基于信号循环平稳特性的参数盲估计算法，以及码元和载波同步算法。针对小卫星尺寸小，星载发射机功率受限以及无线传输距离较长，干扰及噪声较大的特点，分别对小卫星通信系统的上行链路和下行链路链路预算方法进行了分析；实现信号参数盲估计是实现卫星通信侦查和检测的重要前提。本文采用改进的倍频估计算法对载波频率进行估计，利用卫星信号的循环平稳特性对码元速率进行估计。通过Matlab对BPSK、QPSK、SOQPSK等信号进行了仿真，分析了算法的可行性。该算法能够处理低信噪比的信号，对于卫星通信功率受限，衰减较大等特点有较好的适应性；针对卫星通信信号易受多普勒效应及噪声干扰，码元速率高等特点，研究了先码元同步后载波同步算法。其中码元同步采用的是基于内插的反馈环路，载波同步采用二阶判决反馈环路。该算法数据处理基本以码元时间为周期，处理速度相对较快，且不需要前导字，节省资源。仿真可知，此算法有较大的捕获范围，误码性能好，非常适用于卫星通信系统。最后，在硬件平台上实现对通信系统的仿真验证。用verilog语言编写程序，并在XilinxVIRTEX-5开发板上进行测试，验证算法的正确性。