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正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术因为其频谱利用率高、抗频率选择性衰落效果好，被广泛应用在当代无线通信标准之中。然而随着高速铁路交通的迅猛发展，使得无线通信系统对移动性的支持要求越来越高。在高速移动环境下，除了多径效应引起的频率选择性衰落，还具有多普勒效应引起的时间选择性衰落，这导致OFDM子载波之间正交性被破坏，产生子载波间干扰（Inter-carrier Interference，ICI）。事实上双选择性衰落信道也带来了潜在的分集增益，因此本文研究了OFDM系统下的分集技术来有效的对抗ICI。主要的工作和贡献有： 1、研究了基于过采样OFDM系统分集方法，并针对最优接收机复杂度过高，次优接收机不能很好的抑制错误传播和残留干扰的问题，提出了一种基于MMSE排序连续干扰消除接收机，能够以一定的复杂度来更好的抑制错误传播和残留干扰。并通过仿真验证该接收机相比次优接收机可获得更好的分集增益。 2、为了能够充分获得多径分集，提出了一种基于过采样的GLCP-OFDM分集方法。该方法在发送端频域进行分组线性星座预编码，接收端时域进行过采样。在频率选择性衰落信道下，采用分组最大似然联合译码，在时间选择性衰落信道下，采用块判决反馈均衡联合译码。仿真结果表明，在频率选择性衰落信道下，能够同时获得预编码与过采样带来的多径分集。在时间选择性衰落信道下，因为分组联合译码，减小了错误传播和残留干扰，使得获得更好的多普勒分集。 3、针对上述方法都需要信道状态信息，而在高速移动环境下准确的信道估计是比较困难的，提出一种基于过采样的OFDM-MFSK非相干分集接收方法。该方法采用MFSK调制方案抑制ICI，接收端时域过采样，并利用等增益合并相关子载波能量获得分集增益。通过仿真结果表明，该方法能够获得多径分集，同时对时变信道具有很好的鲁棒性。 4、提出一种基于球面共形阵列天线的角度分集方法。该方法利用球面阵列天线进行波束形成，将接收空间分为25个子空间，分别接收来自不同角度的多径信号，从而将多径信号分离接收，再将不同子空间的接收信号进行最大比合并获得分集增益。通过仿真结果表明，若每条多径信号入射到不同子空间，将获得最大分集增益，同时，由于每个子空间接收固定角度范围的多径信号，从而减小了多普勒扩展。