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近几年,高超声速飞行器成为航空航天领域的研究热点,而可靠测控通信技术作为其飞行时的“耳目”也成为重点关注技术之一。高超声速飞行器的高速机动飞行时与地面测控通信站径向之间存在高速相对运动,致使接收信号带有极大的多普勒频偏及多普勒一次变化率。高超声速飞行器以1025马赫的速度在Ka通信频段下高速飞行时,产生的多普勒频偏可高达453 kHz1.133 MHz,多普勒变化率可达100 kHz/s,大动态多普勒将给现有的测控通信体制带来巨大挑战,进而导致测控信息正确解调和飞行器执行任务的失败。本文主要针对高超声速飞行器测控通信中大动态多普勒带来的挑战,探索了与常规方法不同的研究思路,提出了多普勒分集与多普勒频移快速粗捕相结合的快速传输方案和整体思路。该方案具体思路为:首先通过快速粗捕获对大多普勒频偏及其变化率进行粗略的估计,经补偿将多普勒频偏缩减至多普勒分集处理能力范围之内,然后将携带残余多普勒频偏的信号交给多普勒分集系统处理,最后完成数据准确解调。相较于传统锁频锁相环捕获跟踪方法高精度、易失锁的缺陷,本文所提方法的好处在于降低多普勒捕获精度的要求,大量节省捕获时间,使用多普勒分集取代锁频锁相环的实时跟踪,巧妙的避免了复杂度高及多普勒频偏动态变化时引发的失锁问题。在总体方案和思路指导下,本文进一步探索了两种具体的多普勒分集传输实现方法。（1）提出了一种基于频偏搬移的多普勒分集接收方法。该方法对带有残余多普勒频偏的补偿信号进行频偏搬移,产生多支路信号副本,通过合并来增强信号能量获得多普勒分集增益。仿真结果表明,快速粗捕方法在低信噪比（-5 dB）条件下能够对多普勒频偏及其变化率均可完成100%粗捕获。残余多普勒频偏在1 kHz的条件下,降低归一化多普勒频偏至0.01,将此时的频偏搬移量修正为0.4/T,能够获得更优的多普勒分集性能。故本方法在一定条件下,相较于传统捕获跟踪方法,将多普勒频偏粗捕获至1 kHz以内,就可以更快的完成高超声速飞行器的测控通信。（2）提出了一种预编码联合块反馈均衡的多普勒分集传输方法。针对多普勒分集接收方法系统性能受信道估计误差影响而较差的问题,本方法进一步通过对发送和接收联合设计以提升系统性能。该方法通过发送预编码将每一个符号信息扩散到整个传输块上,利用基于软判决块反馈均衡器通过迭代的方式,对整个数据块搜集每个符号信息,获得多普勒分集增益。仿真结果表明,当残留多普勒频偏为1 kHz时,通过5次迭代能够使误码率性能达到10-3,相较于多普勒分集接收方法系统性能得到改善。