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自主软件无线电技术，是一种具有智能辨别能力的通信接收技术。这一技术不需要大量有关信号特性的先验信息就可以接收信号，它能够以接近最佳的方法处理接收信号，降低了对链路余量的要求。自主软件无线电可以应用在中继多个深空航天器间的通信信号，延长接收机平台的服役时间。同时，该技术满足未来星际组网对通信适应性的要求，可以简化节点通信设备的设计和控制的时间成本，达到高效的通信效果。 深空通信有其自身的优点和缺点，如深空信道是典型的加性高斯白噪声信道(AWGN)，易于模拟且分析方法成熟，但是也具有衰减大、延迟长、多普勒大的特点。本文针对自主软件无线电技术在深空通信环境的情况下，对其中的调制指数估计、频率估计、符号速率估计、信噪比估计以及调制分类五个方面进行理论分析，重点在频率估计，符号速率估计和调制分类方面，主要内容包括: 在残留波载波情况下，对比了现有用于深空通信的频率估计方法，针对信号微弱和多普勒频偏较大的情况，确定以频率最大似然估计为模型的估计算法，设计了稳健性强的检测量，结合窄带锁相环实现了微弱信号的捕获与跟踪。在原理样机实际测试中，捕获模块正常工作，相关指标均满足深空任务需求。 在抑制载波情况下，提出了利用接收信号相位信息提取载波谱线的方法，并实现了频率的盲估计。在前人工作基础上，增加了数据消去单元，进而提高了谱线检测概率。通过理论分析，得出了该算法的理论性能表达式，并证明该算法也是一类非线性最小二乘算法。软件仿真结果和理论性能曲线基本一致，改进后的性能明显优于之前的算法，同时验证了算法可以扩展为频率的盲估计算法。 在符号速率估计方面，利用循环相关函数提取接收信号的符号速率，并用稳健性较强的Gardner位同步算法完成符号同步。循环相关函数实现结构简单，为提高检测的概率，在其前端增加符号速率的粗估计。分析了Gardner算法对相位偏移和频率偏移的敏感性。 调制分类方面，研究了统计意义上最优的最大似然分类算法。本文利用幅度和相位的概率密度函数，构造了可以应对载波频偏和相偏的调制分类算法。由于概率密度函数表达式复杂，分析了逼近两种概型的其它表达式，给出了只有初等函数组成的概型表达式。通过仿真对比了性能的变化。