深空通信具有距离远、浮动时延大、链路损耗严重等特点，为了保证信息的有效传输，必须采用高性能的深空信道编码技术。目前一些先进的固定速率编码方式在深空通信中取得了一定的应用，但其难以适应反馈资源有限且复杂时变的深空信道。无速率编码因无需反馈即能适应复杂多变的深空信道状态，逐渐成为深空通信的研究重点。新兴的Spinal码是2012年提出的一种在理论上证明了能在二元对称信道和加性高斯白噪声信道下实现逼近香农容量限传输的无速率码。与广泛使用的固定码率码和其他无速率码相比，Spinal码能够在更宽广的信噪比范围内均取得最优性能，在深空通信中具有很大的研究潜质和应用价值。　　本文首先简要地介绍了 Spinal 码的基本原理，通过与其他优秀编码的性能比较，分析了 Spinal 码的性能优势。然后以复杂度和性能两个方面为中心展开深入研究，通过对Spinal码译码算法、编码传输方式和传输系统结构三方面进行优化，达到降低复杂度和提升性能的研究目标。具体研究内容包括：　　（1）针对当前Spinal译码具有较高的复杂度问题，提出了一种低复杂度的译码算法——滑块反馈译码。Spinal码译码是构造译码树进行节点搜索的过程，由于多余节点的扩展干扰，导致错误译码路径的过多搜选，产生了较高的译码复杂度。为了尽量地排除这种干扰，滑块反馈译码方案采用滑动窗口和反馈节点来实现。通过动态滑动窗口的节点选取和反馈节点的路径确定，滑块反馈译码算法能实现更低的译码复杂度。研究了滑块反馈译码算法与其他译码算法的性能对比，结果表明其能在不损失码率性能的前提下大幅降低复杂度。　　（2）为了进一步提升性能，实现理想近容量限性，提出了一种新的打孔方案。在确保译码成功的基础上，根据 Spinal 编码序列尾部易错的特点，构造出了不规则的“倒三角”打孔模型。研究结果表明，相比于其他打孔方案，“倒三角”打孔方案随着SNR的增大而显现出高增益的性能优势，并且具有更低的应用复杂度。　　（3）考虑到深空通信的应用条件，为了获得复杂度和性能的双重优势，构造了以RS码为外码和Spinal码为内码的级联传输系统。在级联系统中，通过对信息依次进行RS编码和Spinal编码，有效地增强了系统对突发干扰和随机干扰的抵抗能力。级联系统中引入的交织技术能实现信息的并行处理，利于长码字信息的传输。研究结果显示，RS-Spinal级联方案在一定程度上能实现性能的提升，特别是RS-Spinal交织级联方案，能保证在较好性能的前提下使得系统具有更低的复杂度，一定程度上解决了传输长码字信息带来的高复杂度传输问题。