在许多山区、偏远地区、超长隧道等场景中,宽带无线通信容易出现通信中断的情况,仅依靠宽带无线通信已不能完全满足信息实时传输的需求。窄带通信较宽带通信的设备结构更简单、成本更低,窄带跳频通信更是具有宽带通信无可比拟的抗干扰优势。集群通信的高频谱利用率、信道共享、系统容量较大等优点可与窄带通信形成优势互补,将二者相结合进行联合优化设计,能得到性能更佳的窄带集群通信系统。本文研究超短波窄带无线集群通信协议。主流的无线集群通信系统(如Tetra、i DEN)发展成熟,存在研究相对成熟、核心技术有待提高等问题。目前,处于研究高速发展期的TD-LTE拥有众多优势,主要包括:基站可移动、协议兼容性强、技术先进可极大提高频谱效率、网络架构扁平化可有效降低时延、抗干扰能力强等。超短波窄带无线集群通信协议是由窄带TD-LTE协议与无线集群通信技术结合组成,可实现单呼、组呼、短报文数据传输等业务功能。然而,TD-LTE无线集群通信协议没有一个统一的标准。本文分析了TD-LTE无线集群通信协议在终端侧可实现的功能,以及各层协议在实现相应功能时所需的模块架构和流程,设计并实现各层的模块以及层间的接口。本文首先介绍集群通信系统和TD-LTE技术的发展现状和研究背景,再将二者结合并分析超短波窄带无线集群通信协议的研究意义,然后介绍了TD-LTE通信系统架构以及TD-LTE协议栈,分析了大量的TD-LTE集群通信系统的协议设计与实现,并对多个方案进行分析与总结,包括PDT、TETRA等集群通信系统的理论与实现方案,将上述实现方案与TD-LTE集群通信系统的实现作分析与对比,从而确定本文超短波窄带无线集群通信协议的设计方案。本文的主要内容是设计与实现超短波窄带无线集群通信协议。在设计阶段,首先对协议的整体架构进行设计,包括对协议需求、整体模块、整体业务流程,然后根据业务功能对TD-LTE协议栈的各层进行针对性设计,包括层内架构、层内模块、模块接口等。在实现阶段,根据协议需求和业务流程并采用FPGA和ARM结合搭建的方式对协议栈各层进行实现,最终在窄带集群通信系统中实现数据传输、单呼等业务功能。然后,对超短波窄带无线集群通信协议设计的业务功能进行可行性的测试,测试部分主要包括测试环境、测试流程、测试方法等,根据各个业务功能的有效测试结果来确保本文设计的有效性与正确性。最后对全文进行总结并展望。