短波通信是以电离层为信道实现远距离数据传输的一种重要的通信方式，它的工作频率范围为3MHz-30MHz,主要应用于军事通信。本论文依据标准MIL-STD-188-11OC Appendix C,研究了单载波串行高速高频调制解调器设计中的关键技术。在9600bps的传输速率下,发射机采用64QAM调制方式,载频为1800Hz,短波信道采用Watterson抽头延时线信道模型,其中带宽为3kHz,两条独立的瑞利衰落路径平均功率相等,时延扩展为2ms,最大多普勒频移为75Hz,衰落带宽是1Hz。本论文主要研究串行高频调制解调器的同步和信道估计算法,在理论分析的基础上,设计同步系统方案和短波信道估计方案。本论文主要工作包括以下三部分：(1)依据美军短波通信标准MIL-STD-188-110C Appendix E,理论推导了短波窄带信道模型的频率响应以及时域脉冲响应,在MATLAB平台下搭建短波Watterson信道模型并验证其衰落特性。(2)单载波串行调制解调器同步技术研究。结合数据帧结构,分析伪随机序列、巴克码序列以及Frank-Heimiller序列,计算并仿真验证其自相关特性。针对不同的PN序列,研究相应的同步算法,设计基于重复训练序列的Schmidl&Cox改进型同步算法。设计同步系统方案,从各个同步模块和系统整体性能两方面分别验证其可靠性。(3)短波信道估计技术研究。在短波通信中推导LMS、RLS、LS以及MMSE信道估计算法原理,以均方误差为评价指标仿真对比其优缺点,进而决定采用RLS改进算法实现信道估计。仿真验证线性插值、抛物线插值、三次样条插值以及拉格朗日插值算法性能,设计软迭代短波信道估计方案。在不同的信噪比下,仿真得到误码率曲线,验证迭代短波信道估计的有效性。