地空数据链一直以来都是民航地空通信的主要手段之一。飞机通信寻址与报告系统（ACARS）的低传输速率、面向字符的应用形式不能满足地空之间大数据量的、基于多种应用的实时通信要求。为此，国际民航组织（ICAO）提出了几种全新的地空数据链形式。其中，甚高频数据链模式2（VDLM2）作为ACARS的下一代民航地空数据链，已在国际民航领域得到应用推广，我国也确定了实施VDLM2计划。VDL M2相关设备依靠国外供应商提供，核心技术被欧美等少数国家垄断，我国民航正在着力推进民航相关设备的国产化步伐。应大型客机研制的需要，有必要开展地空数据链相关技术的研究，支持地空数据链设备的自主研制。由于国内相关基础薄弱、技术积累相对滞后，针对地空数据链的研究应该从基础技术入手。作为一个无线通信系统，物理层信号调制解调技术的性能优劣决定了VDL M2系统的整体性能。VDL M2的物理层信号采用差分8相移键控（D8PSK）调制。本文以ICAO相关文件为依据，开展了地空数据链中D8PSK信号调制解调技术的研究。在ICAO规定的噪声环境中对比不同解调方法的抗噪性能，明确了适用于民航地空通信的D8PSK信号调制和解调方法并进行了仿真实现，为民机设备的国产化和大飞机的研制提供技术保障。依据ICAO定义的星座图对D8PSK信号进行解调需要进行大量的比较运算，解调速度较慢，影响到整个通信系统的信息传输效率。基于星座图的旋转，本文提出了两种D8PSK信号解调技术改进方案并分别进行了分析，对比了两种方案的优缺点。最后，通过实验验证了两种方案在提高信息传输效率的同时不会造成误码率的损失。