随着移动通信技术的高速发展,无人机通信在各领域得到广泛应用。为实现无人机之间的高速通信,在无人机空域通信的场景下,基于OFDM技术设计了高速OFDM通信链路物理层的主要方案,确保数据在该场景下能够高速可靠传输。第一,介绍了高速OFDM通信链路的系统需求,包括应用场景、信道模型和设计需求;阐述了高速OFDM通信链路的原理并详细地说明了系统参数的设计过程,最后给出系统的帧结构设计。第二,研究了高速OFDM通信链路的时频同步算法。由于本系统的应用场景存在大动态频偏以及多径效应,会严重干扰系统的同步工作。故研究了 Zadoff-Chu（ZC）序列的抗频偏性能,验证了其完美自相关性能够适用于本系统的信道模型,故采用ZC序列设计了一种基于PN加权的ZC序列,并给出了其时频同步算法。仿真结果表明:在AWGN信道下,SNR为-5dB时捕获概率达到99%,SNR为-2dB时,频偏估计精度NRMSE≤10-2;在多径莱斯信道下,SNR为-3 dB时捕获概率达到99%,SNR大于0dB时,频偏估计精度NRMSE保持在1%～2%。说明本系统定时同步算法在低信噪比下也能保持可靠的定时性能,并且频偏估计精度满足系统设计要求。第三,研究了高速OFDM通信链路的信道估计技术。首先根据本系统的信道模型,设计了适合本系统的时频二维导频图案,然后基于该导频图案提出了基于多域降噪的LS信道估计算法。通过频域插值与时频插值的级联并穿插时域降噪和变换域降噪处理能够较好地滤去噪声,相比传统LS信道估计,能够提供0.5dB左右的性能优化。仿真结果表明该算法在本系统的信道模型下能够给出满足系统需求的信道估计精度。第四,基于Xilinx XCV7690T芯片的FPGA硬件平台,给出了高速OFDM通信链路的收发机实现结构。分别阐述了发射机和接收机中关键模块的实现方法并给出Modelsim仿真说明验证了设计的正确性,最后分析了单链路整体资源消耗情况,说明了资源消耗满足系统要求。最后搭建了高速OFDM通信链路的测试系统,并完成同步实测和单链路自回环实测,验证了 FPGA实现结果达到系统吞吐量的要求,完成了满足性能要求的高速OFDM通信链路。