深空通信是指地面站与离开地球轨道的深空探测器之间的通信,是深空探测任务的重要保障。由于通信距离远,信号衰减严重,接收信号的信噪比很低,为了保证通信的可靠性,Turbo码、LDPC码等高性能的纠错编码在深空通信任务中得到广泛应用。但是这类信道编码对载波同步误差十分敏感,只有在精确同步的条件下才能发挥出高编码增益的特性。而在低信噪比条件下,传统的同步方法同步性能较差。编码辅助的载波同步算法利用译码输出的软信息,将迭代译码和载波同步相结合,可以提高载波同步参数的估计性能。本文对深空通信中低信噪比下编码辅助的载波同步算法进行了研究,主要包括Turbo码的编译码,编码辅助的载波同步算法,以及扩大同步范围的编码辅助载波同步算法:①研究了并行级联卷积结构Turbo码的编码原理和最大后验概率译码算法。从编码速率、码长、迭代次数等方面仿真分析了空间数据咨询委员会(CCSDS)推荐的Turbo码性能,同时仿真分析了Turbo码对载波同步误差的敏感性。②研究了编码辅助的载波同步算法。分析了基于最大似然准则的载波同步算法,重点研究了通过迭代和搜索求解最大似然估计的期望最大化(EM)算法,并将其应用到编码辅助的载波同步中。本文简化了基于EM算法的同步参数估计结果,优化了同步参数的搜索范围,从而降低了其复杂度。③研究了两种具有较大同步范围的编码辅助载波同步算法。一种是联合导频和编码辅助的载波同步算法,该算法使用导频进行载波粗同步,EM算法进行精同步,在保证估计精度的同时增加了同步范围。另一种是基于评价函数和载波同步误差搜索的同步算法,本文加入导频进行粗估计,并采用简化的评价函数,同时简化了搜索过程,大大降低了计算量。