本文对卫星通信系统中的快速仿真方法做了大量深入研究,特别是针对我国近期航天测控技术发展的研究重点"跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)",在其关键技术星载用户全数字中频应答机的系统设计和高速数传信道编码的选择和设计中,将重要性抽样快速仿真方法大量的应用到系统设计、参数优化和性能分析中,成功地解决了一系列系统优化问题.本文首先根据我国航天事业发展对TDRSS卫星通信系统关键技术-全数字中频应答机所提出的更高要求:极低的输入信噪比(-20dB),大频偏(100KHz),捕获时间短,低功耗等,在其系统的设计和优化中,摈弃了传统的公式计算、经验值补偿及硬件测试等方法,通过深入的研究,提出了一种通过重要性抽样建立系统参数与性能的直接关系,在准确的快速仿真中优化系统参数的全新设计方法.通过在系统设计之初就了解各种参数对系统的影响及其相互关系,可以方便的进行系统参数的优化和改进,进而使整个通信系统在一定条件下具有最佳性能,系统容量及效率尽可能达到最大.在基于FPGA实现的完整的TDRSS中频接收系统中采用优化后的系统参数,其性能达到并超过了指标要求,同仿真结果的比较表明,重要性抽样快速仿真方法是复杂卫星通信系统设计和性能预测的有用工具,满足了我们对系统高效、经济、最优的设计要求.本文针对目前Turbo码、乘积码和低密度校验(LDPC)码等信道编码缺少理论分析方法和快速仿真工具的情况,提出了一种全新的用于信道编码的重要性抽样快速仿真方法.此方法适用于大多数线性码和分组码,通过仔细设计对现在几乎所有的高性能信道编码都可以在短时间内做出AWGN信道下性能的快速仿真估计,在信道编码性能的通用仿真工具设计中做出了有益的贡献,提供了一条通过在误码率、编译码复杂度、编码效率等性能间做出权衡,选择和设计信道编码的途径.本文通过上述方法对TDRSS高速数传的信道编码作了选择和设计,极大的简化了性能分析所需的工作,达到了以下要求:●提高TDRSS卫星高速数传信道的传输速率.●提高TDRSS卫星高速数传信道的总体信道容量及吞吐能力.●在满足延时等要求下,保证地球观测等应用中的图像压缩算法所需要的低误码率需要.●降低发送所需的功率及所需的天线面积.由于本文仿真所涉及到的通信技术是卫星通信中广为使用的,因此这些快速仿真及性能评估算法不仅适用于TDRSS的系统设计,同时也适用于其他卫星通信系统.