多功能数字基带分系统是DSF1的重要组成部分，完成系统遥控、测距、测速、遥测解调、数传解调、角误差解调等功能。
与传统测控系统的应用环境相比，深空通信环境下飞行器距离地球遥远，因此信号在飞行器与深空站之间的传输会产生巨大的时延和路径损耗，由此产生了深空测控独有的技术特点。
由于测距是利用光速不变原理，通过测量深空站与飞行器间的信号传输时延实现的，因此，深空站与飞行器相距遥远对测距产生巨大影响。序列侧音与音码混合测距是深空距离测量中常用的方式，两种测量方式采用顺序发送侧音或不同序列码的方式解距离模糊。由于传输时延巨大，逐个实现侧音或码的解模糊会耗费大量的时间甚至无法实现，因此需采用时间符合方式进行侧音或码的顺序发射和顺序相关匹配。采用再生复合伪码测距可以解决序列侧音或音码混合测距体制流程复杂带来的问题，用于解模糊的序列和用于测距的序列同时发送，解模糊可以在收到信号后任何时刻进行。
传统测控常用的是双向测距，即发送上行信号和接收下行信号的是同一深空站，飞行器与深空站间的信号传输时延称为双向往返光行时。对于一些外行星探测任务，地球与航天器之间的往返光行时非常大。例如与太阳系边缘的冥王星间的最大距离导致的往返光行时达14h，由于地球自转，同一深空站无法接收到返回的信号，不能完成双向测量，因此需要采用三向测量技术，即发送上行和接收下行信号由不同深空站完成。
多功能数字基带分系统主要关键技术有以下几个方面。
极低信噪比信号捕获技术
由于超长距离的传输损耗，飞行器信号到达地面通信站时已经十分微弱，同时由于受到宇宙背景噪声以及接收系统自身噪声的影响，接收载噪比极低，尽管采用了降低放大器噪声温度等手段，终端接收信号的载噪比仍然极低，同时由于目标运动引入了一定的多普勒频移，这给信号的捕获带来很大的挑战。
在深空通信中，由于不同的任务要求会采用多种调制体制，按照与信号捕获相关的技术分类，大致可以分为残留载波调制体制和抑制载波调制体制。残留载波体制下在信号捕获阶段主要研究单载波信号的频率和相位捕获技术；抑制载波体制主要用于数据通信，抑制载波信号在信号捕获阶段需要考虑载波恢复及频率和相位的捕获技术。不同信号体制的载波频率估计是信号捕获技术需要研究的主要内容。
极窄带锁相环跟踪技术
深空接收机采用相干信号处理方式来获取极高的系统接收灵敏度。相干处理被应用于各个方面，数据解调、距离测量、速度测量、角跟踪误差电压提取等都利用了相干相位信息，因此深空测控通信中一个极重要的关键技术是相位跟踪技术。
从相位稳定跟踪、数据解调性能、误差电压提取性能等方面考虑，需要将相位跟踪环路做得极窄。在窄带情况下，环路设计须考虑量化频率、量化位数、运算周期、时钟稳定性等方面的影响，同时在极窄带情况下，即使很小的相位加速度也会对环路造成一定的影响，因此高阶环路的应用是需要研究的问题之一，最终在环路性能上可以从数据解调性能和测量精度的角度来进行考察。
高增益编译码技术与低损耗解调技术
深空通信信道对于信道编码来说是一种很理想的信道，它有以下特点：
- 深空通信信道几乎与无记忆的加性高斯白噪声（AWGN）相差无几，而这种信道正是香农（Shannon）编码理论的信道模型，这使得信道编码的理论和仿真结果与实践相差无几。
- 深空通信信道的带宽不受限，允许使用频谱利用率较低的编码和调制方案。
- 由于传输距离非常大，信号能量衰减严重，因此需采用高增益、低码率的编码和复杂的译码，这也导致了很低的传输速率。
由于深空通信本身就是一种极其耗时的通信过程，实际上也总是采用低码率通信。深空通信同时也是很昂贵的一种通信方式，这使得复杂编译码成为必要的选择。根据香农定理，编码率越低，可达到的编码增益越高，因此深空通信都采用了编码率极低的编译码方式，这种方式带来的是极低的符号信噪比。极低符号信噪比意味着更多的处理损失，如何在这种情况下实现低损耗解调是需要研究的关键技术。
