随着航天技术的发展,深空探测已成为世界各国竞争的热点。在深空探测中,只有深空通信系统正常运行才能保障探测任务的顺利完成,因此深空通信系统通常需要经过一系列地面测试才能应用于探测任务中。为了缩短深空通信系统的研发周期、降低研发的成本并能够在地面上完成准确的信道测试,需要精准的信道特性和信道建模技术作为支撑。目前,我国正处于从探月到探火及探测更远宇宙空间的关键时期,研究深空信道特性及其感知技术对深空通信系统的研制和保障深空通信的可靠具有重要意义。深空通信过程中信道环境复杂,研究信道特性的影响因素并完成信道建模,应用环境探测技术反演出精确的信道特性,更能准确把握信道特性。基于此,本文的主要工作如下:1)分段式分析了从近地到深空全链路信道环境中影响电磁波传播的因素;定性分析了各种影响因素的具体影响机制;并采用模型仿真的方法,定量分析了各种影响因素的影响程度。研究指出近地段信道特性的主要影响因素有晴空大气、电离层、降雨、云雾等,深空段信道特性的主要影响因素是太阳。重点分析了太阳闪烁效应、太阳辐射噪声温度与太阳-地球-探测器之间的夹角（Solar-EarthProbe,SEP）、频率、天线口径之间的关系,提出了一种利用太阳亮温度、SEP角、频率和天线口径来计算太阳辐射噪声的方法;该方法克服了原有经验模型在SEP角很小情况下无法准确计算太阳辐射噪声的问题。2)为了实现信道精确建模,在信道环境特性研究的基础上,结合已有的衰落分布函数,提出类Lutz模型的深空信道分段式建模。类Lutz分段式模型的组成如下:深空段信道利用Rice衰落模型来描述;近地段信道使用Rayleigh衰落模型和Lognormal衰落模型相结合的模型来描述。该模型与已有模型相比,在近地段综合考虑了多径效应和阴影效应,进一步完善了信道特性的描述。然后在提出的模型仿真环境下给出了不同程度太阳影响下的链路参数设计建议:在闪烁强度m<0.3时,建议使用BPSK/QPSK调制方式;当m>0.3时,建议使用分集接收的FSK调制方式,因为FSK调制技术更容易实现频率分集,更有利于克服Rice信道的多重散射效应,来保证通信质量。3)研究表明,信道特性与信道环境中的参数（如大气温度,压强,电离介质中的电子密度,电子总含量TEC等）密切相关。因此为了保证对信道特性的准确判断,应用信道环境探测技术测得的准确信道环境参数反演出精确的信道特性,来实现信道特性感知的目标。本文重点研究了卫星信标探测技术、掩星探测技术,给出了两种探测技术中多种不同方法反演环境参数的具体实现算法。分析了感知过程中时延测量误差和相位测量误差对信道参数反演精度的影响,给出了减弱测量误差影响的频率使用方法。并以SABER卫星温度探测数据为参考,验证了FY-3D掩星大气温度探测的精度;同时利用FY-3D掩星电离层探测数据和电离层模型进行对比实验,得出模型数据对信道特性感知的误差。4)为了提高感知技术的精度和信道模拟的准确度,研究了高精度时延测量技术和高精度时延模拟技术。针对信道感知技术对高精度时延测量技术的依赖性,将干涉测量中的FX型相关时延测量技术应用于信道感知技术中。针对该算法时延测量精度对参考时延过分依赖的问题,利用迭代方法对FX型相关算法进行了改进,从而摆脱时延参考值的约束,提高算法的应用灵活度。针对信道模拟对高精度时延模拟的需求,研究了高精度可变分数时延模拟的实现方法,对不同的时延模拟技术从硬件资源消耗,存储空间的占用和时延是否可变等方面进行了对比验证,最后给出了精度达到0.01ns的Farrow结构时延模拟器的设计方法。