石油被广泛应用于现代的工业生产中，是非常重要的动力燃料，随着工业的发展，石油的需求日益增长，先进的钻井自动化技术也不断被应用于钻井作业中。随钻测量(measurement while drilling, MWD)系统的特点是能够在复杂的钻井过程中，实时地将钻头状态、地层参数、钻井参数等信息传输到地面。在随钻测量系统中，井底钻铤上采用摆动式剪切阀来控制泥浆流通截面积来产生连续压力波，压力波经泥浆信道向上传输，传输的过程中压力波幅值会随距离呈指数衰减，同时由于反射等现象会产生频率选择性衰减。泥浆信号会淹没在噪声中并且信道随工况变化，这对信号的同步和检测都提出了更高的要求。
　　本文首先提出一种利用分数阶自相关的线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号同步和参数估计方法，用于在信噪比较低的情况下实现帧同步，并通过单分量LFM信号估计出由发射端和接收端时钟不一致带来的频率偏移，用于调整接收端的采样周期。提出一种在LFM信号的检测中搜索最佳变换阶数的方法，降低了计算复杂度。实验结果表明，使用该方法进行参数估计的准确性较高。
　　其次，根据实验数据分析泥浆信道中的信道特征，提出一种利用分数傅里叶变换进行信道估计的方法。利用LFM信号在最佳阶数的分数阶傅里叶域上的能量聚集特性，能准确地进行信道多径的时延和抽头系数的估计。
　　之后，由于泥浆信道中存在多径传输，泥浆信号存在码间串扰，本文使用分数阶傅里叶域均衡对频率选择性衰落信道进行预滤波，然后进行分数间隔的判决反馈均衡。选取最优变换阶次减小噪声对频率深衰落点的影响。实验结果表明，该方法在实井数据的解调中能够降低误码率。
　　最后，在实际钻井条件下进行了泥浆脉冲数据遥传系统的实验，在3016m通信距离下实现了12bps的通信速率。使用实井实验的数据进行了同步、信道估计和信道均衡，结果表明，本文提出的同步方法有较高的可靠性和准确性，分数阶傅里叶域均衡对系统的解调效果有提升。本文提出的基于分数阶傅立叶变换的泥浆信道估计和信号检测方法是一种创新的方法，为泥浆通信中的信号处理提供了新的思路。