近年来,高超声速飞行器成为世界航天强国竞相发展的研究热点,而可靠测控技术作为“耳目”也成为重点关注的技术之一。传统基于S频段的统一载波测控通信系统受工作频率低、频带窄等特点限制,无法满足未来高超声速飞行器对于高速数传、大带宽、安装空间、克服“黑障”及抗干扰性等方面的需求,Ka频段测控技术已经成为国际航天技术发展的新趋势。然而,高速飞行器在Ka通信频段下高速飞行时,其内部高功率放大器的非线性特性会引入码间干扰,造成信道非线性畸变。此外,高超声速飞行器飞行过程中将受到大动态多普勒频移、等离子鞘套深度衰落和多径效应的影响,信道呈现深衰落快速时变特性。复杂的电磁环境导致现有通信体制无法适应,难以实现可靠的测控通信。针对这一问题,本文以消除高速飞行器复杂电磁环境影响信道畸变为目标,开展了高速飞行器非线性信道畸变对消和高速移动移动信道畸变消等一系列工作,具体工作和贡献如下:1.基于多项式模型实现了Ka频段射频功放非线性失真模拟,采用LMS算法完成了Ka频段射频功放非线性畸变对消。详细分析了功率放大器的非线性特性和行为模型,在此基础上对高速飞行器Ka频段的功放失真模型进行了拟合;研究了功放非线性预失真学习结构和自适应对消算法,开展了Ka频段功放非线性信道畸变对消仿真研究。仿真结果表明:功放非线性特性会严重干扰传输信号,在无预失真校正时,系统的误码率为10^-1,预失真之后误码可达到10^-5,误码性能有3-4个数量级的提升,验证了所提出预失真方案的有效性。2.提出了一种多普勒信息辅助信道估计的迭代反馈信道均衡算法,完成了高速飞行器综合无线信道畸变对消。针对高速飞行器下信道的高速移动性特点,分析了传统信道估计均衡算法在处理归一化多普勒频移大于0.1的能力。在传统算法基础上提出一种多普勒信息辅助信道估计的迭代反馈信道均衡算法,通过运用多普勒信息对归一化多普勒频移大于0.1的快时变信道进行有效估计,同时通过迭代消除快时变的干扰项,最后加入扩频通信进一步提高系统的抗黑障干扰性能,仿真结果表明,所提出的算法通过三到四次迭代误码率性能就能达到通信要求,多普勒信息估计辅助信道估计后的算法性能相比未加入多普勒修正的算法性能提高了3-5d B。3.实现了综合信道环境的仿真模拟,并在此基础上完成了所提出信道对消方法实验验证。综合考虑Ka频段非线性信道、高速移动信道和等离子鞘套信道,仿真模拟了具有非线性、快时变特点的综合信道环境。对所提的两种畸变对消方法的有效性进行了综合评估,仿真结果表明,本文所提出的畸变对消方法可有效降低复杂信道环境造成的通信干扰,当归一化多普勒频移为0.1,等离子鞘套信道变化频率为100k Hz时,仿真结果表明,所提方法可将误码率降低到10-3以下,相较于传统算法系统性能得到明显改善,可有效提升通信质量。综上所述,本文通过高速飞行器复杂电磁环境下信道畸变对消方法的研究,可很大程度上消除复杂电磁环境造成的影响,明显提升通信的可靠性,对缓解“黑障”问题而言具有十分重要的意义。