多载波传输技术是无线通信中物理层关键技术之一,为了满足下一代移动通信的要求,需要进一步提高多载波传输的频谱效率。目前,新型多载波波形的研究方法主要通过增加频域滤波器,降低带外泄露来提高频谱效率。但是,存在滤波器设计复杂、实现难度高等不足。本文利用多载波波形的时域特性,研究新型高频谱效率的多载波波形。压缩感知理论是对信号进行采样压缩的有效方法,广泛应用于通信系统中。本文将压缩感知与多载波传输相结合,利用多载波波形的时域特性,在传统正交频分复用多载波波形基础上选取部分正交子载波进行混叠扩展,构成压缩感知理论中的过完备字典原子。通过设计子载波波形,提高了调制到子载波上的符号的稀疏性。仿真结果表明,本文提出的多载波波形在提高系统可靠性的同时,减少了所需要的正交子载波个数,实现了频谱利用率的提高。本文根据小波变换对图像数据的适应性,提出了一种适合于图像信号传输的多载波波形。通过构造基于小波基的过完备字典,设计了非正交小波多载波波形。该方法提高了图像传输信号的稀疏性,降低了信道噪声对数据的干扰,进而提高了无线图像传输质量,并通过仿真结果验证了该方法的有效性。此外,和传统的无线图像传输方法相比,该方法具有更低的峰均功率比。