随着航空技术的不断发展,地空通信蓬勃发展,飞行器与地面站之间的通信具有各种各样的形式,包括数据、语音和视频在内的双向数字通信,支持许多不同的应用;其中空地宽带数据传输涉及许多重要的特殊应用,这是本文研究的重点。由于飞行器的体积、重量、功耗严重受限,一般都不能采用多天线、多载波调制形式发送信号,因此空地宽带数据传输信道经常出现非常严重的多径效应。例如:导弹或小型无人机航拍视频传输系统,当传输距离较远、地空仰角较小时,其多径传输分量可能很多,最大多径传输时延很大,可能达到几十个甚至上百个符号周期;加之飞行器的移动速度可能达到几马赫,多普勒效应显著,信道参数变化较快;因而经常出现快速时变的频率选择性衰落现象;已有的信道均衡算法常常对此无能为力。本文针对多径效应极强情况下空地宽带数据传输技术与系统进行研究,主要研究工作和创新性贡献如下:1、给出了一种基于SC-FDE和改进的MMSE算法的宽带数据传输系统方案,包括输入数据信息的信道编码(RS编码)、数据帧结构的设计和形成、QPSK调制及成形滤波、时变多径信道参数的产生、发送信号经空地信道传输后接收信号的初步处理、同步捕获、频偏估计、信道参数估计、信道均衡、解调、译码等环节。2、提出了一种基于信号重构抵消的迭代式信道估计方法,包括:1)由于信道长度较长(本系统最大可达30个符号周期),直接相关得到的信道系数偏差比较大,本文基于重构抵消的迭代式信道估计方法,可以准确、有效地估计出完整的信道系数;2)推导出一种能准确地估计接收信号信噪比和功率谱密度N0的新方法,使MMSE检测能够准确地实现,并可使基于MMSE检测结果的信号重构更加精确。3、鉴于低仰角空地宽带数据传输信道的多径效应经常表现非常严重,以至于MMSE检测输出结果送到译码器时出现超过译码门限而不能纠错现象,提出了一种基于信号重构而迭代地进行纠错的方法,与一种基于重构误差能量最小的原则,使MMSE检测结果输出超出译码门限的概率降低,提高了数据传输的可靠性。4、在对于上述系统进行仿真测试和探索改进的基础上,构建了一个S波段(2.4GHz)的2.06Mbps净速率的无线数据传输系统;在野外10.3Km长距离(收发端高度差480米高)的条件下对于该系统进行了无线传输测试。结果表明该系统可实现良好的同步捕获、跟踪、信道估计和解调。