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为了适应空间技术的发展，满足复杂航天器的数据处理要求，空间数据系统咨询委员会（Consultative Committee for Space Data System，CCSDS）于1989年开发了高级在轨系统（Advanced Orbiting System, AOS）。AOS以标准化的方式进行数据处理与交换，能够在空间链路中双向传输音频、视频以及科学实验等多种不同类型的数据。目前，AOS在航空航天技术领域中的作用越来越突出。AOS空间通信具有数据传输量大、传输速率高、信道时延长、信道误码率高以及信道时变衰落等特点，对常规的通信方案提出了新的要求，因此在复杂的低轨卫星通信环境中选择合适的通信方案对于保证传输数据的质量，并且提高空间链路的吞吐量极为重要。本文重点对AOS中自适应调制编码(Adaptive Modulationand Coding, AMC)和混合重传方案(Hybrid Automatic Repeat reQuest, HARQ)进行了研究，主要内容包括：在第二章，对AOS协议的发展以及AOS空间链路协议吞吐量性能的影响因素进行了研究。论文介绍了AOS协议的发展以及组成部分，并且介绍了数据链路协议的业务类型以及链路层传输帧的具体结构。然后给出空间链路层吞吐量的定义，并分析了影响系统吞吐量的因素。在第三章，对自适应调制编码方案以及信号交织技术进行了研究。论文介绍了低轨卫星通信系统的特点，并且通过对地面节点接收的通信信号进行数学分析，建立了低轨卫星通信信道的模型。针对卫星通信信道时变衰落的特性，本文提出在AOS低轨卫星通信系统中，引入自适应调制编码方案(AMC)，并且详细分析了AMC方案的基本原理和具体实现。针对卫星通信中突发误码的问题，本文采用信号交织技术加以解决。仿真结果表明，相比固定调制编码方案，自适应调制编码方案通过对当前信道状况的估计而自动调整传输信息的调制和编码方式，可以更好的适应时变衰落的卫星信道，有效提高了系统吞吐量并且显著改善了系统误码率性能。采用交织技术可以有效的将传输信号突发误码离散化，显著提高信道编码的纠错能力，有效提高了系统整体的性能。在第四章，对混合自动请求重传方案HARQ及其性能进行了研究。通过对数据通信中几种常用的重传方案的优点和不足进行分析，为提高系统传输效率，本文采用选择重传的方案。针对前向纠错方案和传统重传方案的不足，本文引入了混合自动请求重传方案(HARQ），并且为充分利用传输错误帧，本文采用基于码合并和有重传次数限制的HARQ-III方案。本文对基于chase合并和基于IR递增冗余的HARQ-III方案的码合并方式进行分析，并且对其正确接收帧的概率以及吞吐量公式进行了推导。仿真结果表明，采用码合并的HARQ方案充分利用了错误数据帧中的有用信息，可以获得时间分集增益，显著减低系统误码率，提高系统在较差通信环境下的通信质量和系统吞吐量。并且基于IR递增冗余的HARQ方案的吞吐量以及误比特率等性能优于基于chase合并的HARQ方案，但随着调制阶数的增大，这种优势逐渐降低。