脉冲位置调制(Pluse Position Modulation,PPM)结合光子探测阵列接收机接收的激光通信系统,凭借其具有更高的能量效率、抗干扰能力强等特点,在深空光通信中得到了广泛的应用。由于深空光通信中,通信环境异常恶劣,背景光噪声、时延抖动等光子探测信道特性的影响对探测器阵列信号的干扰比较严重,导致接收机同步性能不理想,实现精确的同步是一个亟待解决的问题。闭环同步方式由于其需要进行闭环跟踪,能对接收信号进行实时地边调整边同步,跟踪精度高且动态适应性好。因此,在深空光通信系统中,通过早迟门实现深空光PPM时隙同步值得深入研究。考虑到利用现有的早迟门进行定时误差检测时,泊松信道下PPM时隙内存在光子偏移的情况,导致每一次定时误差器检测出来的定时误差不一定准确。因此本文根据光子偏移情况,提出一种对误差信号的优化处理技术。利用光子偏移的部分光子脉冲的积分值,对现有的定时误差计算式进行修正。仿真分析表明,经过对误差信号的优化处理后的闭环同步方案在深空环境更恶劣(抖动较大、背景较大)的情况下,能有效地实现PPM时隙同步且捕获跟踪速度快,其系统误码性能也优于未优化的闭环同步方案。此外,由于大气湍流会使光信号发生严重干扰,造成光信号的深度衰落,严重时甚至会导致通信中断,因此本文考虑针对采样位置进行卡尔曼滤波的方法替代深空光PPM闭环同步系统中的环路滤波器。并在考虑抖动、背景噪声等参数下,推导了该滤波模型下的观测噪声协方差表达式。仿真表明该表达式有一定的可靠性。随后通过在泊松信道中,对优化后基于不同滤波器的闭环同步方案进行对比仿真分析,验证了本文卡尔曼滤波器的有效性。最后将其应用在衰落信道下,通过仿真表明,本文经过优化后基于卡尔曼滤波器的闭环同步方案能够很好地适应衰落程度较大的信道环境。