火星探测是一项极其复杂且风险极高的航天工程。如何确保探测器在遥远的火星能顺利完成各项使命，测控通信系统在其中扮演了星地间信息纽带的关键角色。本文根据课题来源的某火星探测器测控通信系统的基本设计输入条件入手，先从物理射频信道层面，进行了输入条件下的上、下行全链路的基本链路预算，提出了创新性的码速率切换方式；再在基本链路预算的基础上，进一步根据探测器实际在轨飞行轨道，对探测器对地距离、通信码速率效能情况进行仿真分析，并由此确定火星探测全过程的码速率切换方案；其中最主要的是，通过对各地面站的可见性、可见时间的仿真分析，确定了各飞行阶段地面站支持方案；此外，还分析了绕火段执行科学探测任务时期，探测器对地测控通信受日凌和火星遮挡的影响程度，以及探测器全寿命期内VLBI测轨支持的有效性等。本文通过系统通信链路的仿真和分析，为器载测控通信系统进入全面的工程设计提供了依据，计算了通信距离、天线形式、数据传输及编码调制方式等对通信链路的影响，分析了探测器在轨道飞行过程中将遇到的主要空间场景，并对这些场景下的通信效能分别进行了具体分析和计算，由此确定了最佳的系统参数设置。通过本文的分析和计算，确定了探测器开展火星探测全过程中对地通信最关键的几个方面内容，对探测器对地测控通信的链路效能进行了充分的预计和评估，并以此作为卫星方与其它如运载方或地面测控系统等方面协调的依据。