由于深空通信环境具有传播时延大、信噪比极低和信道动态变化等特点,人们一直在探索能够在深空通信中进行高效可靠传输的技术。现有的技术都是利用具有极强纠错能力的级联码或者Turbo码来实现可靠传输,但是这些固定码率的纠错码无法在信道动态变化的过程中实现高效传输,而且需要大量的反馈信令信息。无速率码,作为一种新型的信道编码,具有很好的自适应信道调节码率特性以及需要极少反馈信息的优良特性。这些特性使得无速率码可以很好的适应深空通信环境。本文主要研究了基于无速率编码的深空通信传输系统的设计及其在Sora平台上的实现验证,相关研究内容如下：提出了一种可以改进无速率码译码性能的自适应符号消除编码算法,并设计了一种无速率码编译码的高效实现机制。在普通的无速率编码过程中,每次选择编码的输入符号时都是随机选择的。但是某些输入符号可能已经连接了足够多的编码符号,可以获得足够的译码信息去成功译码。在后面的编码过程中继续选择对这些输入符号进行编码对提高无速率码整体的译码性能并没有太多帮助。于是我们设计了自适应符号消除编码算法,其基本思想是在编码的过程中及时移除那些已经获得足够译码信息的输入符号,从而使得译码信息分配的更加合理。仿真证明采用自适应符号消除编码算法得到的Raptor码比普通的Raptor码的译码性能有明显的改善。我们提出的无速率的编译码的高效实现机制为,对无速率码编码时通过将生成矩阵直接转成对应的异或表达式,并同时对多路比特进行并行编码,可以极大降低编码复杂度；译码时则采用复杂度最低的串行BP迭代译码算法,再加上渐进译码、多线程技术、查表法以及基于单指令多数据流函数的并行处理等技术,最大程度的降低译码时延。设计了一种基于无速率编码的自适应码率调节流水线传输系统。我们首先针对无速率码的传输特点提出了数据拆分和子帧封装的机制,即发送端先将原始数据包进行无速率编码,产生足够数量的编码包。然后将编码包按照一定的长度均匀划分为多段,最后将每一段编码数据分别进行调制然后封装为一个个子帧。同时也设计了采用子帧封装机制时的物理层帧结构,即帧头除了传统的帧头需要携带的信息外,还携带数据包的序号和子帧的编号信息。在设计了帧结构后,然后又基于半双工通信方式设计了基于无速率编码的流水线传输机制。在该流水线传输机制中,发送端一边发送当前数据包的编码子帧,一边对下一个数据包进行编码调制和子帧封装；接收端则一边接收当前数据包的数据,一边对之前的数据包进行译码。在接收端成功译码时,发送端发完当前数据包的编码子帧后,即可以接收到上一个数据包的ACK帧；如果接收端译码失败,在发送端在等待ACK超时后会再发送之前数据包的冗余编码子帧,而接收端在收到冗余子帧后会联合之前收到的编码符号一起进行联合译码。最后设计了一种基于线性加权的自适应调整算法,即根据前面数据包的译码情况自适应调整后面数据包首次发送的子帧数,从而使得该传输系统能够随着信道环境的变化自适应将系统的传输码率调整到最佳传输码率。基于Sora平台设计并实现了国内第一套在物理层基于无速率编码的实际通信系统。Sora平台是微软亚洲研究院开发的一套基于商用PC架构的全编程的软件无线电平台,其不仅具有较好的信号处理能力,而且具有高度灵活的可编程控制性。基于Sora平台的特点,我们设置了系统的相关参数,并实现了前面设计的无速率编码传输系统。另外为了模拟深空通信环境特点,我们在接收端收到的信号上叠加了高斯噪声,使得接收端的接收信噪比极低,并可以通过外界控制信噪比的变化,即模拟深空通信信道的动态变化特性。最后我们测试了在Sora平台实现的无速率码传输系统的相关性能参数。通过测试结果证明该传输系统具有极高的信道利用率,在低信噪比下也具有较高的吞吐量性能和比特信噪比性能,并且在信道动态变化时能够很好的自适应调整传输码率为最佳的传输码率。