DMR是欧洲电信标准化协会最新提出的数字集群通信标准，与传统模拟和其它数字集群通信系统相比，DMR系统具有频谱效率高、控制功能先进和音频性能出色的特点，并能向下兼容模拟集群通信系统，已广泛应用于公共服务行业中。国内外对DMR终端的研发趋于成熟，但始终存在以下几个问题：首先，DMR专用芯片的集成度不高，现有主流开发平台仍然按照协议分层设计，资源利用率较低。其次，DMR协议物理层采用4CPM调制方式，但是基于4CPM的基带信号处理技术研究相对较少。为此，研究DMR协议物理层关键技术，设计其数字对讲机原型机具有较高的实际应用价值。本论文以DMR集群通信标准为研究基础，参考其技术特性、空中接口协议，对在直通模式下的DMR终端物理层关键技术做了相关研究。第一，设计并仿真了DMR物理层基带算法。DMR标准采用4CPM调制方式，基于性能和可实现角度，设计了物理层基带仿真模型。使用的锁相环解调方法在Eb N012dB信噪比下达到了10^-3误码比特率，满足了DMR语音通信需求。第二，给出了物理层数字前端的总体设计方案。使用FPGA实现物理层基带算法，详细设计数字信号处理模块和接口模块，通过功能仿真和时序仿真，确保DMR终端物理层系统工作流程正确。第三，验证了DMR终端物理层设计的性能。在搭建的硬件平台上进行板级验证，通过FPGA在线调试工具对DAC、ADC、DSP和射频接口模块以及算法处理模块进行测试分析，在实际通信信噪比情况下，误码率测试结果均达到DMR语音通信10^-3量级的误码要求，实现了点对点通信的预期目标。本文研究内容对DMR终端直通模式阶段的物理层设计与实现提供了一种解决方案，设计的DMR终端支持语音、数据通信等功能，能够与其他DMR终端进行通信，具备一定的社会实用性，并对后期产品研发及升级提供了参考。