重叠复用原理是通信系统最本质的现象。利用重叠复用原理,不仅可以实现高频谱效率传输,还能够获得远优于奈奎斯特系统的性能。重叠时分复用(OvTDM)系统是对重叠复用原理最直接的应用,该技术利用传输数据符号之间的移位重叠,通过在相邻符号之间人为引入ISI的方式提高系统频谱效率。论文主要从理论和实现两个方面对OvTDM进行了分析和仿真验证。理论方面在第三章详细分析了时域重叠复用系统的频谱效率、功率谱特性、信道容量和差错概率。证明了相邻符号之间的移位重叠不仅不会扩展系统带宽,而且相比于奈奎斯特传输系统不存在过剩带宽的问题,因此可以提高系统频谱效率。OvTDM的实质是一个并行传输系统,因此相比于奈奎斯特系统可以成倍的提高系统的频谱效率。与相同谱效率下的正交传输系统(例如PSK和QAM)传输相比,OvTDM编码输出信号电平数仅随着频谱效率线性增加,而正交调制的信号电平数则是随着频谱效率指数式增加。所以,相同频谱效率条件下OvTDM系统具有更低的峰平比和更大的信号节点欧式距离。信道容量方面证明了OvTDM系统可以达到波形信道的容量,而且严格优于奈奎斯特系统的信道容量。证明了OvTDM系统是一种真正意义上的波形编码方案。差错概率方面,将ISI信道的差错概率性能界应用到OvTDM系统,得到了OvTDM系统采用矩形复用波形的差错概率。与正交调制相比,OvTDM在差错概率方面有两大优势,一方面OvTDM可以提供较高的编码增益；另一方面相同频谱效率下OvTDM所需的星座点比较少,因此具有较大的星座点距离。第四章为了提高OvTDM编码在低频谱效率区域的性能,给出了OvTDM的级联模型及其迭代检测算法。由于OvTDM可以等效为一个复数域的卷积编码模型,因此,OvTDM也具有类似于卷积码的不同结构。文中分别给出了三种不同的级联方案：并行级联OvTDM、串行级联OvTDM以及混合级联OvTDM系统。三种结构分别在OvTDM编码之间以及OvTDM和信道编码之间进行了级联。由仿真结果可以看出,级联结构可以有效的增加OvTDM的编码约束长度,从而显著提升OvTDM的系统性能。多载波OvTDM解决了OvTDM的宽带传输问题。若直接将OvTDM应用到OFDM系统,除了自身的ISI,还会引入子载波间干扰,破坏子载波间的正交性,大大增加了接收机的复杂度。为了克服这个问题,文中构造了一种旋转正交互补码对偶。利用旋转正交互补码对偶实现了多载波OvTDM的传输。从而使得各路OvTDM可以独立译码,该方案在不增加OvTDM检测复杂度的基础上实现了各子载波间的独立传输。最后给出了OvTDM的多小区组网方案和多用户传输系统。首先利用四色原理给出了OvTDM的四色组网方案,利用该方案,实现了相邻小区间的无干扰传输。而对于多用户的OvTDM传输问题,文中首先给出了多用户OvTDM的矩阵卷积模型。给出了一种和多用户数成线性关系的并行迭代多用户检测算法。该算法不仅算法复杂度低,而且能够快速收敛到最优算法性能。