在探空火箭对地数据通信中，箭载通信设备将火箭探测数据实时下行传输至地面遥测站实现数据通信。在单一通信速率的方式下，探空火箭对地通信系统为了保证整个轨道的链路通信质量，按照最远通信距离来设计链路增益;在通信距离变短时，链路余量不能用于提高数据率，获得更大的数据传输量。在探空火箭对地通信系统中应用ACM/VCM技术，将提高链路的功率及频谱利用率，充分利用信道容量传输信息。本文研究ACM/VCM技术应用于探空火箭对地数据传输链路的关键技术，主要工作内容如下:　　1.在掌握ACM和VCM技术原理的基础上，重点研究DVB-S2的帧结构、星座映射和信道编码调制性能等。　　在DVB-S2体制下，ACM/VCM的先进之处不仅体现在传输体制设计方面，还体现在下行链路帧结构设计、高效星座映射，以及所采用的可变码率编码方式的设计等方面。本文重点对DVB-S2的帧结构、星座映射和信道编码调制性能等进行了研究。在此基础上，研究了DVB-S2的28种编码调制方式，给出了28种编码调制方案在误码率为1×10-4条件下的频谱效率和符号信噪比门限。　　2.在分析和比较常用衰落信道模型的基础上，针对探空火箭对地通信为衰落信道的特点，将箭-地通信信道模型建模为Rician信道模型，特别是针对直射信号和多径信号符合莱斯分布的特点，进行了计算机模拟和仿真验证。　　探空火箭飞行过程中火箭与地面通信的信道特性复杂，不是理想的AWGN信道。在对常见无线信道模型比较分析的基础上，提出由于通信信号受到建筑物、透明体和障碍物等散射、折射和反射的影响，探空火箭地面遥测接收站接收到的信号是不同强度、不同相位、不同延迟时间的多径传播信号的叠加。在对多种信道模型，如Nakagami模型、莱斯衰落模型、瑞利衰落模型等模型比较和分析的基础上，将箭-地通信信道模型建模为Rician信道模型，并针对直射信号和多径信号符合莱斯分布的特点，采用蒙特卡洛方法对莱斯信道模型进行了仿真，通过与理论误码率曲线的比较，验证所建立仿真模型的正确性。　　3.从提高通信频谱利用率并保证通信可靠性的角度，研究并提出了适用于探空火箭的编码调制方案。　　采用本文建立的通信信道模型，对QPSK、8PSK、16APSK、32APSK与可变码率编码相结合产生的24种编码调制模式进行了不同莱斯衰落条件下的误码率性能仿真研究，研究了编码调制方式的优化选择方法，提出了利用拉格朗日乘数法计算极大值使系统吞吐量最大化从而确定信噪比切换门限的方法，提出了编码调制方案优化方法，设计了探空火箭对地通信ACM/VCM传输帧结构。提出了探空火箭ACM/VCM的设计方法和流程，以飞行弹道顶点高度为350km探空火箭为例，提出了探空火箭编码调制方案。相对于固定编码调制方式，本文所设计的ACM/VCM方案使系统数据吞吐量及平均频谱效率提升61％。　　4.提出一种可用于探空火箭对地通信信道的信噪比估计方法。　　探空火箭对地通信信道并非是理想的AWGN信道，而是受到多径衰落影响的莱斯衰落信道。本文提出了一种属于“判决域”的信噪比估计方法。在建立通信信号模型的基础上，分析了几种常规的信噪比估计方法，并对各种方法的优缺点进行了评述。在总结常用信噪比估计算法存在问题的基础上，针对探空火箭对地通信信道为莱斯衰落信道的特点，提出一种信噪比估计方法，基于I、Q数据从二维空间分析信噪比。仿真实验表明，本文所述的信噪比估计方法适合于低阶和高阶多种调制方式的信噪比估计，而且在不同的信道衰落条件下，接收信号信噪比在5dB到25dB范围内，归一化估计偏差基本小于0.1，能够支撑自适应编码调制技术在探空火箭对地通信中的应用，从而进一步提高探空火箭对地通信的性能。