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随着中国航天事业不断发展，发展跟踪与数据中继卫星系统可谓大势所趋。由于卫星通信系统繁多，设备管理和维护工作复杂，所以研究具有软件无线电特征的中继卫星通信系统具有非常大的实际意义。通过对传统卫星基带信号处理方法的详细的分析与论证，针对中继卫星系统的高动态特性，本文从信号捕获、信号跟踪和解扩与解调三大方面设计了一整套改进的基带信号处理方法，其中就信号捕获和信号跟踪这两大关键技术进行了重点论述。针对传统信号捕获方法捕获速度慢的缺点，本文对传统的基于DFT-IDFT的快速捕获方法进行了改进。当信噪比大于-16dB时，这种改进后的方法可以在获得与传统方法相同性能的同时大幅降低计算开销，其平均捕获时间仅为改进前方法的5%。针对传统伪码跟踪方法有效范围较窄的缺点，本文对传统伪码跟踪方法进行了改进，这种改进后的伪码跟踪方法可以在获得与改进前方法同等跟踪精度的同时，提供比传统伪码跟踪方法宽1倍的有效跟踪范围，且具有很强的连续跟踪能力。针对传统载波跟踪方法有效范围较窄且应用灵活度不高的缺点，本文以高分辨率傅里叶变换技术为基础，提出了一种全新的载波跟踪方法。这种全新的载波跟踪方法可以以任意跟踪精度工作在任意跟踪频率范围上，可以显著提升载波跟踪环路的应用灵活度。另外，结合本课题具体特点，本文还提出了一种新型的符号同步方法，较传统符号同步方法而言，这种新型同步方法在思路上更为直接，计算量更小。通过DSP仿真验证，本文提出的卫星基带信号处理方法可以对含有任意剩余频偏的零中频TDRSS测控信号进行快速捕获和高精度跟踪，并能够准确解调出数据电文，效果良好。本文为卫星软件接收机的进一步研究提供了一些理论和技术基础，更多的实现细节有待于在实践中进一步优化和改进。