直升机由于自身显著的在特点在民用和军用方面都有极其重要的作用,特别是在自然灾害的紧急处理和营救,军事战争的侦查,运输和支援等方面凸显了其重要性。在这些情况下,地面通信的网络有可能遭到自然灾害或者敌军的破坏而无法使用,直升机任务无法开展,这极大地限制了直升机的用途。使用稳定高速的直升机卫星通信,保证了直升机正常通信和使用,可以挽回经济损失,拯救生命,扭转战局等,因此研究直升机卫星通信,具有重要的价值。直升机卫星通信关键技术研究与实现,主要对象包括信道衰落模型、抗直升机旋翼遮挡通信和直升机卫星通信方案。本文首先对直升机卫星通信信道的特点进行分析,然后根据国内外大量权威的实验或统计数据,定性的分析了直升机卫星信道的特点并基于一些成熟的信道模型提出了直升机卫星通信信道的衰落模型,并使用MATLAB对其典型取值的分布进行了仿真分析。然后针对直升机旋翼遮挡,本文逐个仿真分析了卷积编码,交织编码,哈达玛矩阵变换,双重时间分集,空间分集和极化分集等手段对遮挡系统误码性能的改善情况,并比较了平均功率滑动窗口检测方法和判决反馈滑动窗口检测方法的遮挡检测技术性能。然后对这些方法进行了有机组合,仿真分析组合方法对遮挡系统性能的影响,总结出最优的抗遮挡通信组合方法。最后对于频带通信,本文结合传输的条件和抗遮挡通信的方法,首先对通信方案进行了设计,解决了传输过程中多普勒频移和直升机旋翼遮挡以及噪声影响等问题。然后对通信方案中采用的关键技术包括帧格式设计、载波同步、残留频偏补偿的设计原则进行了原理分析和仿真验证,最后在Xilinx的XC7K325T芯片上对通信方案的系统模块进行了FPGA实现,对载波同步和残留频偏补偿等关键模块的实现原理和结果进行了验证,并评估了硬件实现的资源消耗情况。