低轨道星地移动通信逐渐从提供语音消息服务转向宽带互联网接入服务,为满足宽带业务需求,采用OFDM技术的Ka频段卫星逐渐应用于星地移动通信系统。低轨道卫星移动速度快,信道条件相对复杂,制约了宽带低轨卫星通信的发展。为克服多普勒频偏、多径效应和阴影衰落等因素的影响,论文围绕适合Ka频段星地移动通信的时频同步和信道均衡技术展开研究,主要内容如下:首先,论文介绍了星地传播环境并建立星地信道模型,调研适合星地应用场景的同步均衡技术。其中,信道模型由Ka频段卫星信道统计模型、多普勒频偏、多径效应、阴影衰落以及AWGN信道构成。时频同步算法中,调研了自相关和互相关时间同步算法,自同步和外同步频率同步方法;信道均衡算法中,调研了时域均衡和频域均衡算法。其次,根据同步均衡技术研究现状以及链路参数需求分析,设计同步均衡算法并分析算法性能以及仿真验证。时频同步算法中,采用自相关和互相关相结合的时间同步算法,差分相关和FFT频率同步相结合的频率同步算法;信道均衡算法中,采用DFT插值算法。在AWGN信道条件下,仿真表明时频同步算法定时误差低于8个采样点且残余频偏低于子载波带宽1%;信道均衡算法性能损失约为1.3dB。最后,利用软件无线电平台完成同步均衡方案的设计与验证。论文对上述同步均衡方案进行FPGA实现,完成了模块划分、时序安排、子模块详细设计,并对时序、资源进行优化。测试表明,时间同步定时误差低于8个采样点,频率同步误差低于子载波带宽2%,信道均衡后解调门限损失约2.3dB。论文设计实现低轨道星地移动通信系统中的同步均衡技术,研究成果通过工程实现得以验证,可以为宽带低轨卫星通信系统研制提供参考,具有借鉴意义。