扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)技术凭借其抗干扰能力强、截获率低、保密性好及多址通信能力等众多优点，目前已被广泛应用于军事通信和民用移动通信中，其中，直接序列扩频技术(DSSS)是最常见最容易实现的一种扩频方式。但是，传统扩频通信系统抗干扰能力的获得是以扩展信号带宽为代价的，在一些系统带宽受限的环境中，由于传输的数据速率不能太高，因而其应用受到了一定的限制。为了有效地解决传统扩频通信系统占用频带过宽和信息传输速率受限的矛盾，采用多进制扩频(M-ary Spread Spectrum，M-ary/SS)技术是一种行之有效的方法。　　 扩频信号的快速同步问题一直是扩频通信中的关键性问题。随着移动通信的发展，高动态环境使接收机接收到的载波信号存在严重的多普勒频偏和多普勒频偏变化率，这无疑增加了捕获的难度。因此，如何在高动态环境下实现扩频信号的快速同步是一个亟待解决的关键问题。　　 本文在深入研究多进制扩频通信基本原理的基础上，重点研究了多进制扩频的伪码捕获和载波跟踪。论文的主要工作有如下几个方面:　　 (1)分析研究了传统直接序列扩频通信和多进制扩频通信的基本原理。对多进制扩频和传统的直接序列扩频进行了理论推导分析和性能对比，在数据速率相同的情况下，前者性能明显优于后者。在对多进制扩频技术和伪随机码特性分析的基础上，确定了Gold序列作为扩频码。　　 (2)针对低信噪比下多进制扩频信号捕获时间长及捕获精度低的问题，研究了基于虚警惩罚的多驻留检测相关映射的多进制扩频信号伪码捕获算法。主要分析了二次驻留捕获和三次驻留捕获过程中驻留时间对不同信噪比下平均捕获时间的影响，并把二次驻留捕获和三次驻留捕获性能进行了对比分析。　　 (3)针对高动态环境下多进制扩频信号的捕获问题，在详细分析基于PMF-FFT捕获算法的基础上，研究了PMF-FFT和功率谱累积平均相结合的捕获算法。该算法通过部分相关，得到反映多普勒频谱的带有噪声的正弦信号然后对其做FFT变换，将功率谱累计平均，从而达到检测微弱信号的目的。文章分别从部分匹配滤波器长度、FFT点数和功率谱累加次数的角度分析了对捕获概率、虚警概率及捕获时间的影响。基于该算法在高动态条件下进行了系统仿真，验证了其可行性。　　 (4)针对高动态环境下多进制扩频信号的载波同步问题，本文在分析科斯塔斯(Costas)环和叉积自动频率跟踪环(CPAFC)各自优点的基础上，研究了采用Costas环和CPAFC相结合的方式进行载波信号跟踪。利用CPAFC动态适应能力较强和Costas环有较好跟踪精度的特点，可以实现动态信号的快速、精确跟踪。　　 论文在研究多进制扩频信号伪码捕获和载波跟踪的基础上，经matlab仿真实验对同步效果进行了验证。理论分析和仿真结果表明基于PMF-FFT的捕获算法在高动态环境下能够实现微弱信号的快速捕获，采用CPAFC环和Costas环相结合的载波跟踪方法能够对高动态多进制扩频信号进行快速、精确跟踪。