随着我军信息化建设步伐的加快,需要能够在复杂战场环境下高速率、高可靠性通信的宽带数据电台以实现侦察系统、指挥系统和火力打击系统的无缝连接。本文在地空通信的通信环境下对宽带数据电台的物理层波形进行设计与研究。针对军事通信中隐蔽通信的需求,本文研究并设计了低速率扩频波形。本文首先研究了直接序列扩频系统,给出了直接序列扩频系统的系统框图和信号表达式,并对直接序列扩频系统的抗干扰性能做出说明。接着,本文对宽带数据电台中的信道编码技术进行了研究,研究了Turbo码和Turbo乘积码的编译码原理,给出了Turbo码和Turbo乘积码的编译码流程。之后,本文对低信噪比环境下的载波同步算法进行了研究,重点研究了粗同步中的平均周期图法和细同步中的最大均方解扩软输出算法,给出了低速率扩频波形的载波同步方案。最后,本文对低速率扩频波形的帧结构进行设计,共设计不同扩频因子的两套编码方案,并在加性高斯白噪声信道下进行性能仿真验证,仿真结果表明本文设计的低速率扩频波型在低于背景噪声15到25d B的条件下性能良好,能够满足隐蔽通信的需要。针对高速率宽带通信的需求,本文研究并设计了宽带组网波形。本文首先研究了空频分组码正交频分复用系统,重点研究了空频分组码的编译码原理,给出了空频分组码的编译码流程。接着,本文对信道估计算法进行了研究,给出了一种基于正交矩阵的信道估计算法,该算法利用正交矩阵的特性将矩阵求逆运算转化为共轭转置操作,能够降低运算量。之后,本文对多天线系统中的定时同步算法进行了研究,在WY算法的基础上提出了一种基于ZC序列的改进算法,该算法通过优化WY算法的定时测度函数消除了WY算法定时测度曲线中的副峰,能够提高定时同步的准确率,仿真证明在三径信道下定时同步正确率为99%时,该算法相较WY算法有3d B的性能优势。再之后,本文对载波同步算法进行了研究,给出了宽带组网波形的载波同步方案。最后,本文对宽带组网波形的帧结构进行了设计,共设计不同子载波数、不同调制指数和不同编码码率的多个方案,并在三径信道下对系统性能进行仿真,仿真结果表明本文设计的宽带组网波形在三径信道下能够在Eb/N0小于6d B时误比特率达到1?10^-6,本文设计的宽带组网波形性能良好,能够满足高速率宽带通信的需求。