卫星通信因其覆盖范围广、通信容量大的特点,在如今这个数据时代扮演着重要的角色。随着卫星通信技术的广泛应用,其安全性也得到了高度重视。因为卫星通信信道的开放性,通信信号的隐蔽性较差,敌方能够轻易地对有用信息进行截取然后破译,十分危险,所以亟需对卫星通信的安全性能进行提升。目前,针对非合作方对信息截获的问题,最常采用的就是扩频的方式来提升信息的安全性。由于低截获概率(Low Probability of Interception,LPI)信号检测问题的提出,伴随着深入研究,传统扩频方式带来的安全性也受到了严峻挑战。所以只是对信号进行单纯的扩频很难确保信息的抗截获性能,还得从其他多方面考虑,提升信息的安全性。本文以扩频技术为主体,对信号波形从时域、码域、频域、调制方式四个方面进行非平稳设计,增加信号的复杂度以提升其抗截获性能。同时,由于卫星移动通信系统处在一个高动态环境下,收发双方之间存在着极大的相对运动速度,会使接收端收到的信号有很大的多普勒频移,使得接收端的信号解调出现问题。因此如何克服多普勒频移问题,在高动态环境下实现星地同步,是目前一个重要的研究方向,同时也是本文研究的主要内容。本文分析了多普勒频移存在的危害,并对目前应用的一些多普勒频移估计算法做了相应的介绍以及性能分析,最后采用了一种分段匹配滤波器(Partial Matching Filter,PMF)和快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation,FFT)结合的PMF-FFT捕获算法,实现信号的同步。对PMF-FFT捕获算法进行了仿真性能分析,并对其做出了改进,使得改进后的PMF-FFT算法具有非常良好的捕获性能。