在现代生活中,无论是在城市还是农村,无线蜂窝网络已经可以满足绝大部分场景下的通信需求,尤其是在5G技术兴起后,人们在日常生活中可以享受到更高质量的通信服务。但是另一方面,在一些特殊场景下,例如森林火灾、地震甚至战争情况下,使用传统无线蜂窝网络无法做到稳定通信,此时其他通信方式就显得十分重要。对流层散射通信就是一种可靠的超视距通信方式,在很多情况下可以代替卫星通信,减轻卫星通信的压力,并且已经在实践中证明了应用价值。论文针对散射信道传输特性,设计了一套基于MIMO-OFDM的高速对流层散射通信方案,传输速率可达100Mbps。在此基础上,重点研究了散射通信系统中的时频同步技术、信道估计与均衡技术等,提出了一套适于散射信道环境的时频同步方案和信道估计与均衡方案。针对时频同步技术,论文首先研究了粗符号定时同步方法和细符号定时同步方法,针对散射信道统计特性,提出了一种定时位置调整方案;其次,论文研究了小数倍频偏估计方法和整数倍频偏估计方法,为了适应低信噪比环境,采用一种基于导频的细小数倍频偏估计方法,进而给出一套基于MIMO-OFDM的散射通信系统时频同步方案。对此方案进行仿真,结果表明使用此方案可以在系统正常工作信噪比范围内达到系统所需求的同步精度。针对信道估计与均衡技术,论文首先研究了基于导频的最小二乘估计方法和基于DFT的内插滤波方法,并针对时域去噪声的方法进行优化,从而给出一套散射通信系统信道估计方案;其次,论文研究并分析了迫零均衡和最小均方误差均衡两种方法,给出一套基于信道状态信息加权的迫零均衡方案。对以上方案进行仿真,结果表明使用此信道估计方案可以有效去除噪声,准确地估计信道;基于信道状态信息加权的迫零均衡方案最终系统误比特率性能优于最小均方误差均衡方案。最后论文进行了对提出方案的系统仿真,结果表明该方案可以在低信噪比散射信道环境下正常工作,符合散射通信系统要求。