近年来,电信产业星地融合的趋势给低轨卫星星座通信系统的发展注入了新的活力,国内外低轨卫星星座建设计划层出不穷。实现低轨卫星星座通信的首要挑战便是卫星与终端的相对位移引起的多普勒频移,若不进行估计补偿,将严重影响系统的正常工作。此外,随着卫星物联网的发展,在可预见的未来通信设备的部署会越来越密集,这使得频谱资源愈发紧张,在此场景下通信设备需要具备空间信号盲检测的能力以便执行信号的碰撞检测、回避等操作。因此,本文主要研究多普勒频移估计补偿以及信号盲检测算法,并取得了相应的研究成果。多普勒频移估计补偿方面:（1）针对单载波频分多址（Single Carrier Frequency Division Multiple Access,SCFDMA）通信系统,对已有算法进行仿真分析,并基于分析结果,实现了一种适用于低轨卫星链路的多普勒频移估计补偿方案。方案分为先在时域估计补偿小数倍频偏,以减小子载波间干扰,再在频域估计补偿整数倍频偏,纠正数据循环移位。仿真结果表明,所实现的方案能够有效估计并补偿多普勒频移,适用于低轨卫星通信链路环境。（2）针对单载波通信系统,对已有的判决引导载波恢复算法进行仿真分析,指出其在收敛过程中频偏估计补偿效果差的问题。针对此问题,提出了数据逆序组合的判决引导载波恢复算法,利用数据逆序组合与反相环路滤波器,在保证相位连续的情况下延长输入数据,帮助环路训练收敛,改善算法输出信号的补偿效果。仿真结果表明,提出的数据逆序组合的判决引导载波恢复算法无论是面对长突发信号还是短突发信号,频偏的估计补偿性能均优于传统的判决引导算法。信号盲检测算法方面:对现有的信号盲检测算法进行仿真分析,利用图示和公式推导指出了利用功率谱最大最小平均比检测算法无法抗衡大频偏的缺点。针对此缺点,提出了谱移位最大最小平均比检测算法。所提算法利用功率谱密度中最大模值谱线对应的频率索引,将功率谱密度整体循环移位,使被频偏搬移的基带信号重回零频附近,再进行检测变量计算与判决。仿真结果表明,所提的算法在低轨卫星链路大多普勒频移下依旧能够正常检测信号,抗频偏性能优于利用功率谱最大最小平均比算法。