随着卫星通信及深空探测的发展，无线传输日益成为现代高质量通信的挑战。其表现如下：一、传输距离远，导致接收信号信噪比很低；二、通信双方相对运动速度快、飞行器运动轨迹复杂，导致接收信号往往具有复杂的多普勒效应。如接收信号有较大多普勒频移，且伴随频率加速度，甚至频率加加速度。在这些环境下接收微弱高动态信号实现可靠通信，就需采用纠错能力强的现代信道编码技术和能捕获和跟踪高动态信号的同步解调技术。低密度奇偶校验(Low Density Parity Check, LDPC)码具有高编码增益和逼近香农限的纠错能力，将是卫星及深空通信中信道编码强有力的竞争者。如卫星数字视频广播标准采用LDPC码作为其信道编码方案，国际空间数据系统咨询委员会也将LDPC码作为近地和深空应用的信道编码标准。锁频环辅助锁相环的载波跟踪方案能对高动态信号进行良好的跟踪，目前已得到较好应用。本文主要针对上述两个问题开展以下研究：构造性能较好且实现复杂度低的LDPC码，利用其优异纠错能力克服远距离带来的过多误码问题；有效捕获和跟踪高动态微弱信号，实现低信噪比下高动态信号的解调。全文主要内容如下：首先，系统介绍了LDPC码相关理论，包括其构造方法、编译码原理等，并分析了影响其性能和实现复杂度的主要因素。根据以上分析，结合原模图构造了低复杂度准循环LDPC码。其中，通过优化码字围长和环连通性等特征，构造了低码率、低复杂度、高纠错性能的LDPC码。仿真表明：信噪比为0dB时译码迭代10次，误码率达到了107以下。因此，该研究成果可应用于低信噪比传输的卫星与深空通信等通信领域，具有较好应用前景；其次，阐述了微弱高动态信号解调的若干关键技术，主要包括载波捕获和载波跟踪技术。首先，介绍和分析了传统载波捕获方案，并针对其不足，引入了二维载波捕获及其改进方案。之后，分析对比了现有载波跟踪环路——锁相环和锁频环，特别是对比和改进了其跟踪精度、抗噪声性能和动态捕获性能。最后，提出了二阶锁频环辅助的三阶锁相环载波跟踪方案，适用于低信噪比解调。仿真表明：该算法在低信噪比下，跟踪高动态信号能力良好，获得较好的解调效果；最后，将所提的高性能LDPC码应用于卫星通信常用的QPSK调制系统中，构成了完整的LDPC编码QPSK调制基带处理系统，并对其进行了综合仿真与验证。同时，对该系统的编码器和全数字QPSK调制器进行了模块划分和设计，在FPGA平台上实现了整个LDPC编码QPSK调制系统。并对其特点和优势进行了分析和总结。本文设计实现的编码调制系统抗噪能力强，误码率低，实现复杂度低，稳定性良好。因此，在低信噪比卫星通信中具有较好的应用前景。