扩频技术以其抗干扰性能好、隐蔽性强、干扰小、易于实现码分多址和数模兼容等优点被广泛应用在军事抗干扰和移动通信系统。近年来随着扩频技术的广泛研究，提出了能够同时在时域上和频域上进行频谱扩展的二维扩频技术，它是传统时域直接序列扩频(DSSS)和多载波码分多址扩频(MC-CDMA)的进一步发展。随着无线收发信机的实际应用越来越广泛，其在抗干扰和低信噪比环境下的性能要求也相应提高。因此，本文从二维扩频技术出发，设计了一套低信噪比二维扩频无线收发信机模型。首先，分析了二维扩频无线收发信机的需求。计算通信链路预算，分析各项设计指标，给出功能需求、性能需求以及环境需求，为设计提供了具体目标。其次，设计了二维扩频无线收发信机的总体结构。将发射机分为语音处理模块、信号处理模块以及射频处理模块，同时接收机分为射频处理模块、信号处理模块以及语音处理模块，介绍了各个模块的功能结构和接口设计，仿真分析了捕获和频偏估计算法。再次，介绍了二维扩频无线收发信机的FPGA处理实现部分。开始进行更为细致的模块划分，接着采用赛灵思公司的System Generator软件，通过在与之关联的MATLAB/Simulink工具下建模和仿真，实现了发射机和接收机的各项逻辑功能。最后，调试与测试了二维扩频无线收发信机。构建了四种测试平台，测试了工作频段、传输带宽、发射功率、接收灵敏度、无线通信距离以及室内与室外场景通信质量。测试结果表明，在64×64二维扩频，带宽16MHz，信噪比21dB的情况下，接收灵敏度达到116dBm；在发射功率26dBm的情况下，无线通信距离达到50m，各项指标均能够达到设计要求。本文设计的低信噪比二维扩频无线收发信机已测试完毕，并顺利通过了合作方验收，具有重要的工程意义。