短波通信因其可以实现非视距远距离通信,建设成本低,抗毁坏能力强的优点在军事通信和抢险救灾等场景中得到广泛应用,但是短波通信也存在信号非线性失真,信道时频选择性衰落严重,链路衰减大等问题。单载波交织频分多址(Single Carrier Interleaved Frequency Division Multiple Access,SC-IFDMA)体制凭借其低峰均比性能,能够充分利用发射功率,并且可以通过频域均衡抵抗信道时频选择性衰落,因而在短波通信中有独特优势。但是由于远距离通信的链路衰减大,接收端信噪比通常较低,加之信道的时频选择性衰落,都对信道估计造成较大的困难。此外为了保证接收端解调性能,发送端还需要添加大量冗余信息,降低了系统传输效率。本文主要开展了宽带短波SC-IFDMA体制下信道估计和高效传输技术两个方面的研究。论文首先介绍了短波信道基本特性,并根据短波信道大尺度衰落和小尺度衰落的特点给出了短波信道模型。然后针对短波信道中存在的问题和通信需求,确定了SCIFDMA作为物理层多载波通信体制,并给出了SC-IFDMA系统结构。接着分析了信道估计对系统性能的影响,然后指出了系统传输效率低的问题。其次研究了SC-IFDMA系统中的信道估计方法。提出了基于二维时频平滑的信道估计算法,首先对得到的信道估计数据进行时域和频域两个维度的IDFT变换,然后设计滤波器从时频两个维度对噪声进行滤除,最后将信道数据恢复到频域。并分析了滤波器带宽对于系统性能的影响,给出了滤波器设计方法。该算法和导频数量有密切关系,因而进一步对物理层帧结构进行优化。建立起帧结构和系统误码性能的模型,并给出了在系统最大传输吞吐量下的帧结构设计方法。最后通过仿真验证了在最佳导频结构下可以获得更好的误码性能。最后开展了SC-IFDMA系统高效传输算法的研究。首先分析了SC-IFDMA体制中时域符号的特征,说明了通过多径信道之后SC-IFDMA数据符号仍然保持发射端时域符号的良好特性。接着提出了符号缩短传输方法,利用接收端未受多径时延拓展影响的数据恢复出存在符号间干扰的数据,可以在保证系统性能的条件下,提高系统传输效率。然后给出了在多用户传输场景中的符号恢复方法,并对算法复杂度进行优化,给出了低复杂度的分组恢复算法。最后结合符号缩短传输算法,动态调整符号恢复长度,给出了在动态时延的多径信道中链路自适应传输方案。