基于阵列天线的卫星移动通信系统是一种无线多址通信系统,该系统采用扩频技术和波束形成技术相结合的方式进行通信,可以实现多用户同时数据传输。阵列天线技术是现阶段应用于卫星移动通信的一项新兴技术,与数字波束形成(DBF)技术相结合,采用空分复用(SDMA)方式,可以将多径效应、信道干扰等影响降低,能够将频谱资源的利用率最大化。扩频技术在抗干扰性能方面以及阵列天线的空域滤波性能方面也能发挥巨大的作用,对改善卫星移动通信传输距离远、信道环境差、多径效应等问题效果明显。本文在前人理论研究的基础上,通过将码分复用(CDMA)技术和SDMA技术相结合,并在扩频码捕获中加入了频率搜索的部分,提出了空时频三维联合搜索的闭环跟踪算法,并在充分保证CDMA技术和SDMA技术优势的基础上,优化了算法复杂度,提高了计算效率。论文的主要工作和创新点如下：1、完善系统的设计,提出了闭环跟踪技术。该技术不仅仅是实现对用户的实时指向,而是通过一定的算法,在硬件实现的基础上,完成对目标扩频信号的实时捕获,实现对动目标用户的实时数传。因此跟踪的重点在于对数据的不中断传输。2、设计了两种闭环跟踪的结构。结构一是先进行波束合成,再进行解扩解调；结构二是伪码同步、载波同步与波束形成联合实现。针对两种闭环跟踪的结构,对传统的数字波束形成(DBF)技术和波达角估计(DOA)技术应用到两种闭环跟踪结构中的若干算法进行仿真验证,通过对比研究,结合系统中需要扩频伪码捕获的情况,考虑可实现性,运算复杂度等因素,提出了最小均方误差(LMS)算法应用到结构二中的基于导向矢量在线估计的LMS空时频三维联合搜索算法。3、对基于导向矢量在线估计的LMS空时频三维搜索算法进行了硬件逻辑编写、ModelSim仿真。从结果上看,在接收端信噪比低至-30dB的前提下,仍能正确对齐码片相位,完成伪码捕获和波束赋形,这在性能上与理论捕获门限仅仅相差3dB,是一个性能优越的可实现方法。4、搭建了有线硬件系统测试平台来进行试验。平台包括卫星模拟测试板、DBF接收板、CPCI机箱等。通过调节卫星模拟电路板发送信号的信噪比,观察DBF板端SignalTap Ⅱ所抓取的信号,从整个模块的工作情况和硬件系统测试的结果证明了算法的有效性、逻辑的正确性以及系统设计的合理性。