相比于其他通信手段,短波通信具有更远的通信距离,同时设备体积小使用灵活方便,在极端恶劣条件下仍然能够保证通信的有效进行,其独特的优点是其他通信方式所不可替代的,在远距离通信方面其地位的重要性是不可撼动的,在远程军民通信中短波通信被认为是最有效且经济的手段之一。结合多载波调制技术后,短波通信具备了充分利用频谱资源、抗多径干扰、适应高速数据传输等优点,在无线通信领域得到越来越广泛的应用。本文针对短波多载波通信系统,研究分集接收并重构处理中所涉及到的关键技术,主要包括信号的捕获、时频同步、差分软解调、分集合并和目标信号重构,并进行仿真与分析。主要工作内容如下:第一章从短波信道、短波通信和多载波调制技术三个方面介绍论文的研究背景和意义,并从短波信道下的时频同步、差分解调和分集合并三个方面给出了其对应的研究现状和发展情况。第二章首先分析了短波信道的统计模型,并给出仿真处理过程中所涉及的关键信道参数;其次,本章以正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号为主要多载波调制模型,介绍了多载波调制的原理以及实现方案;本章还以ARD9900调制解调器的传输信号为主要研究对象,介绍了其信号规格,为后续仿真测试定下了统一的信号标准;本章最后给出完整的ARD9900短波多载波信号分集接收处理系统设计方案。第三章研究了ARD9900短波多载波信号分集接收处理系统中的时频同步模块,主要研究符号级的基于前导导频信噪比(Signal-to-noise Ratio,SNR)的目标信号捕获及粗同步算法、采样级的基于前导导频SNR的早迟门同步算法和基于能量判决的改进定时同步算法、基于前导导频的Candan频偏估计算法和基于多次方谱谱峰检索的频偏估计算法,并仿真分析不同信道条件下的性能,并对不同算法进行对比,分析其优劣,同时进行有机结合,尽可能减小短波多载波分集接收处理系统的同步误差和保证其同步鲁棒性,为后续的解调、合并以及重构提供有力保障。第四章研究了ARD9900短波多载波信号分集接收处理系统差分软解调、合并以及重构模块,其中主要研究的差分软解调算法包括单符号差分四相相移键控(Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying,DQPSK)差分软解调和双符号DQPSK差分软解调,合并算法主要包括选择合并、等增益合并、最大比合并、混合合并以及Max-SNR非相干混合合并算法,ARD9900信号重构则从调制数据子载波重构和噪声子载波重构两个方面进行研究。并在不同信道条件和分集数目下对研究算法进行仿真,通过对比分析相同功能的不同算法,选取性能较优、复杂度较低的算法作为最终采用的解调合并算法,并对最终重构的多载波波形级数据重新进行捕获、同步和解调,验证系统的最终性能。