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多媒体业务的无线应用是未来通信系统发展的趋势。为此，我国信息技术标准化技术委员会发起并主持了宽带无线多媒体(BWM)的标准化工作。该标准将宽带无线多媒体系统定位为自主宽带无线接入系统、数字地面电视系统以及因特网的内在融合，面向行业应用，并在一定程度上吸收了IEEE802.16系列标准的优点。
本论文在前期宽带无线多媒体标准化成果的基础上，深入研究了宽带无线多媒体系统物理层若干关键技术，提出的研究成果为BWM标准化提供了技术储备。此外，本文介绍了BWM上行多址接入方案一离散傅立叶变换扩频的广义多载波(DFT-S-GMC)的原型开发和验证工作，该工作为BWM的标准化奠定了基础。
本论文的主要贡献体现在以下几个方面：
在广播单播融合方面，将重叠复用的思想引入BWM系统，全面对比分析了BWM系统中广播、单播业务分别采用正交复用方式(时分复用、OFDM)与非正交(重叠OFDM)复用方式时系统的传输效率。数值分析结果表明，广播、单播业务采用重叠OFDM复用时BWM系统能够获得最大系统容量。不仅如此，还提出了一种基于星座图重映射的重叠传输方法。分析结果表明，与现有的重叠传输机制相比，所提出的重叠传输方法实现复杂度低且性能优越。
在GMC传输效率方面，将重叠传输的概念引入GMC系统，同时结合GMC系统的独特数据块结构以及原型滤波器对称性，提出了一种基于GMC的无干扰重叠传输机制。与传统的重叠传输机制相比，该机制能够在接收端同时实现叠加信号与原信号的无干扰接收，因而能够一定程度上提高GMC系统的传输效率。GMC系统的原型滤波器在长度较短时重构误差增大，导致所提出的无干扰重叠传输机制失效。为此，提出了一种针对GMC原型滤波器的优化方法，有效降低了较短长度原型滤波器的重构误差。仿真结果表明，优化过的较短长度原型滤波器依然能够保证无干扰重叠传输机制的有效性。
在中继技术方面，提出了一种基于解调转发的新型多天线双向中继协议。所提出的协议分为两个时隙：在第一时隙，用户向中继节点发送数据构成等效MIMO多接入信道(MIMO-MAC)结构，中继站完成数据解调；在第二时隙，中继站根据天线配置情况，利用两种不同的机制将解调得到的数据转发给用户。为了对系统性能进行评估，本文还给出了所提出中继协议的SER性能闭式解。
在DFT-S-GMC原型系统方面，利用高性能的FPGA+DSP基带硬件平台，在之前项目开发的基础上，实现了完整的DFT-S-GMC链路，包括上行发射机和接收机。通过原型样机的开发，不仅验证了DFT-S-GMC技术的可实现性，还对其实现难点和实现复杂度有了更深刻的认识。在完成原型样机开发后，对DFT-S-GMC的关键特性进行了验证。