由于短波通信具有成本低廉、通信距离远、抗毁性强等优点,因而广泛应用于通信领域。但是由于短波天波信道存在多径时延、多普勒频移、频谱展宽等一系列复杂现象,使得短波波段信号干扰严重,通信链路可靠性得不到保证,从而限制了短波天波通信的发展。本文以增强天波通信链路的传输可靠性为出发点,主要研究基于短波多载波扩频系统的天波信道链路增强技术：一方面,研究基于多载波扩频技术和差分检测技术的可靠链路传输方案。另一方面,从MIMO-OFDM的基本原理出发,设计分布式多天线系统的发送、接收方案。并且针对分布式系统的同步问题,提出了有效的分布式系统时、频同步方法。本文的主要内容及章节安排如下：第一章首先介绍了国内外短波通信发展概况和短波通信中的关键技术,包括OFDM、扩频技术和分集的基本概念,并给出了本课题的意义和本文的主要工作。第二章主要介绍了短波天波信道的基础知识,主要包括短波电离层传输特性、信道衰落特性、噪声干扰以及短波电离层反射信道的统计特性等。同时介绍了对短波信道进行准确建模的一些方法并由此确定了后文的仿真模型。第三章重点阐述了一种基于时频域二维扩频的多载波扩频方法,它可以在接收端同时达到时、频域分集的效果。同时,本章针对二维扩频系统,提出了相干检测和差分检测两种方式。通过系统设计与性能仿真,可以验证该方法能在三种天波信道下有效提高通信链路的传输性能。第四章主要介绍了适用于分布式多天线系统的链路增强技术,从多天线分集合并技术出发,提出了一种新的MIMO-OFCDM系统。同时,针对实际应用环境中的多天线时、频同步问题,提出了一种基于CAZAC序列新的前导训练结构和相应时频同步方案。通过仿真,验证了该方案能有效提升系统传输性能并提高传输速率。第五章在回顾本文内容的基础之上,针对文章的理论分析和仿真结果,探讨今后天波通信链路增强技术的改进思路及方法。