Turbo迭代译码方式能够获得比传统信道编码更大的编码增益，使得通信系统能够在更低的信噪比条件下可靠地工作。但是，这种高增益的编码方式以及极低的信噪比环境对接收机的同步提出了严峻的挑战，传统的同步技术已经达不到Turbo编码系统对于同步性能的要求。针对低信噪比条件下接收机同步困难的问题，研究了Turbo码辅助同步技术，主要包括Turbo码辅助帧同步、Turbo码辅助符号定时同步和Turbo码辅助载波相位同步三个方面。　　研究了Turbo码的基础知识，重点研究了Turbo码的外信息。为了更好地展开对Turbo码辅助同步技术的研究，对Turbo编译码机制进行了详细的归纳和深入的研究。详细阐述了Turbo码外信息的概念和意义，仿真分析了外信息的分布特性及其随各种参数的变化规律。在外信息等效信噪比概念基础上，创新性地定义了等效信噪比绝对变化幅度和相对变化幅度两个特征变量，用以分别度量每步迭代对译码收敛的贡献和迭代译码的收敛程度，并指出外信息等效信噪比相对变化幅度可以做为一种新的Turbo迭代终止准则。为了进一步研究 Turbo迭代译码的具体过程，采用等效信噪比演变图对Turbo译码流程进行跟踪和分析。以CCSDS标准 Turbo码为例，仿真分析了深空通信中Turbo码误码性能。　　首先提出了一种基于Turbo码外信息度量帧同步算法。定义外信息平均绝对值为外信息度量，数值仿真并且详细分析了帧同步和帧失步两种状态下Turbo码1步迭代外信息度量的分布特性的差异。利用这种差异，提出了基于外信息度量的ML帧同步检测算法。从理论上推导出该帧同步算法的帧同步检测差错率与外信息分布的关系式，为研究各种参数对帧同步检测差错率影响提供了理论依据，并对之进行仿真验证。　　其次提出一种基于两种信息融合的帧同步方案。为了进一步降低帧同步检测差错率，并减少帧同步捕获时间，提出一种基于相关信息与外信息度量加权合并判决的帧同步算法，称为基于信息融合帧同步方案。对该同步方案的帧同步差错率进行了仿真分析，证明该方案具有比基于附加同步码字相关方法及基于列表方法更好的同步性能。　　然后提出一种基于外信息度量的符号定时同步算法及其迭代终止准则。仿真分析了符号定时误差与Turbo码外信息度量的关系，得出外信息度量与定时误差呈近似分段的变化关系的结论，即定时误差分为单调下降和近似平缓两部分。利用外信息度量同定时误差近似分段的变化关系，提出一种基于外信息度量加权迭代的定时同步算法。该算法包括粗同步和细同步两个基本步骤：粗同步是指对定时误差进行特性分类并大致确定定时误差范围的过程，细同步是在粗同步基础上使用基于随机梯度算法进行误差估计和插值更新的过程。因为本文的算法对各种范围的定时误差进行了分类处理，所以是一种鲁棒性很强的定时恢复算法，定时误差在整个符号周期范围内都具有很好收敛性能，在很大程度上克服了一般算法的定时相位模糊的现象。为了减少系统运算负载，提出了一种适合于定时估计算法的迭代停止准则，并给出其终止门限的估计方法。仿真证明，只要选择适当的迭代步长因子，基于外信息加权迭代的符号定时恢复算法在低信噪比条件下能够准确地进行符号同步，具有良好的收敛特性和误码特性。　　最后提出一种基于改进Costas环Turbo码辅助载波相位估计算法。仿真分析了载波相位误差对Turbo编码系统误码性能的影响。为了对时变相位参数进行估计，提出一种基于改进Costas环Turbo码辅助载波相位估计算法。该算法将Turbo码输出软信息引入Costas环误差信号之中，其主要思想是将Turbo码迭代译码器输出的软信息用于科斯塔斯环的误差信号更新迭代，而不是直接用于相位估计。同时，分别用1阶和2阶改进Costas环对随机相位模型和含有剩余频率偏移的相位模型进行仿真和分析。理论分析和仿真分析均显示，该算法能够在随机相位或者具有一定程度的频率偏移情况下，对相位偏移进行较精确的盲估计。为了减少迭代次数给系统带来的时延，同时不给算法带来太大的性能衰减，用基于交叉熵的终止准则对联合相位估计和Turbo译码迭代过程进行迭代终止。