高清视频图像传输是无人机与地面站点对点通信的主要业务之一,广泛运用于军事与民用领域。无人机需要在快速移动中保持实时、稳定的传输,同时根据信道环境切换传输速率。本文展开对无人机可变速率高清图传波形中定时同步、单载波频域均衡与纠错编码等关键技术的研究与验证,论文工作主要为以下几个方面:第一,对无人机可变速率高清图传波形的功能需求和性能需求进行详细论证,给出波形的功能划分和工作模式。分析无人机与地面站通信时的自由空间传播损耗,得到需求距离下接收信号的信噪比;分析频率偏移对同步相关峰、解调信噪比的影响,给出固定接收信号信噪比时解调信号实际信噪比曲线;分析帧同步偏移对单载波频域均衡(SC-FDE)系统接收性能的影响,为波形的设计提供理论依据。第二,给出具有高传输速率、抗多普勒频移、高可靠性的图传波形设计方案。设计发射机与接收机的总体结构,提出2Mbps、4Mbps、8Mbps三种速率的波形设计方案;阐述发射机与接收机中各信号处理单元的详细设计,系统地研究了基带信号处理中的关键技术,包括帧同步与符号同步、单载波频域均衡与低密度奇偶校验码(LDPC)编译码;完成全链路性能仿真,包括载波同步、帧同步、信噪比估计与点对点误比特率性能,在译码迭代50次时,误比特率性能与理论参考相比仅差0.2dB。第三,在软件无线电平台上实现和验证了图传波形的关键技术。介绍硬件平台的总体结构;对关键模块的接口与实现方法进行详细设计,包括帧同步与符号同步模块、频域均衡模块与LDPC编译码模块;在实验室环境下测试了发射信号的频谱、帧同步与误块率性能。实验室环境下,误块率达到10-5时,图传波形传输所需信噪比比软件仿真差1.5～3dB。论文结合SC-FDE技术提出了可变速率高清图传波形方案,完成了关键技术的设计与实现,具有一定的工程价值。