作为空天地一体化信息网络的重要组成部分,低轨卫星通信技术是新一代通信领域研究的热点。在低轨卫星传输环境中,信道衰落将直接影响通信系统性能的好坏。通过构建信道模型可以描述真实的信道特性,因而能够为系统设计及优化提供前提条件。在低轨卫星信道建模中,由于低轨卫星信道具有多普勒效应极其显著、卫星仰角以及地面接收环境连续变化、多径衰落动态性强等特点,多普勒功率谱建模将面临模型表征准确度低以及模型参数拟合误差大等问题。为解决上述问题以提升模型的准确性,本文重点研究多普勒功率谱建模。论文的创新点及贡献如下:针对低轨卫星过境期间信道衰落特性动态变化,多普勒功率谱形状丰富多变,难以利用现有模型对其进行统一准确描述的问题,本文研究并提出了双边截断非对称Rician功率谱模型及其仿真算法。该模型依据低轨卫星与地面信道的差异性对现有模型的改进,能够采用一组模型参数对多普勒功率谱形状进行灵活调整,从而能够统一表征卫星过境期间多场景动态变化对多普勒功率谱造成的形变特性。针对建模的实测数据量大,且在不同场景之间易发生混叠,导致模型参数拟合数值误差较大的问题,本文提出了基于图谱指纹法的模型参数拟合方法,该方法通过对多场景中的多普勒功率谱的测量数据样本进行特征提取和分类,并甄选出每个场景中表征能力最强的数据来拟合模型参数,从而获取多场景下准确的多普勒功率谱模型参数。在不同仰角下的郊区及城市环境中,基于图谱指纹法拟合建立的模型与实测数据之间的均方根误差（RMSE）明显低于现有的拟合方法,从而证明该方法大幅消除了多场景样本混叠,提升了建模准确性。根据所提出的多普勒功率谱建模方法,本文基于Labview平台对低轨卫星信道模拟器的多普勒频移和多普勒功率谱功能模块完成了硬件设计和实现,并通过搭建硬件验证平台对实现功能的性能进行验证与评估。验证结果表明,带宽为100MHz时,多普勒频移定值测试的误差小于0.15%;使用的正弦波数目为48时,基于莱斯正弦和（SOS）算法实现的多普勒功率谱与理论值和仿真之间的平均RMSE分别为0.15和0.18,由此可见,本文硬件实现的多普勒功率谱模型是较为准确的。