变换域通信系统(TDCS)是一种新型的能适应快速变化的无线通信环境,主动避开干扰,具有低概率截获(LPI)传输信号特性的智能无线电技术。以其良好的自适应性和兼容性受到越来越广泛的关注,被视为实现认知无线电的一项潜在的候选技术,为解决不断增长的无线通信应用需求与日益紧张的无线频谱资源之间的矛盾提供了一种有效的途径。TDCS的首要任务是频谱估计与随机相位映射,它们直接决定了TDCS的性能。本文在简介TDCS基本理论的基础上,对传统随机相位映射方案进行了改进;研究了基于分数傅里叶变换的频谱估计算法,并构建了分数傅里叶变换域通信系统;探讨了分数傅里叶变换域通信系统信号模型及其在传统频域信号设计中的应用。本文首先介绍了TDCS基本原理,包括其定义、概念模型、主要功能。建立了TDCS信号的数学模型,并对其关键技术进行了总结分析。针对传统随机相位映射方案的不足,提出了一种改进的随机相位映射方案,理论分析表明,该方案增强了TDCS信号的随机性和LPI性能,从而有利于提高TDCS系统性能。并对TDCS系统性能做了仿真分析和验证,包括其基本调制波形(FMW)性能、调制性能、多址性能及抗干扰性能。针对TDCS无法有效估计Chirp类非平稳干扰频谱的缺点,本文引入了分数傅里叶变换工具,在介绍了其定义、概念及其性质基础上,提出了基于分数傅里叶变换频谱估计算法;搭建了分数傅里叶变换域通信系统,并给出了理论实现及系统框架,进行了仿真验证,从而为开辟新的通信资源提供了一条思路。本文最后探讨了分数傅里叶变换域通信系统信号模型,并给出了具体的建模过程。该信号模型能够融合一些典型的基于频域设计的信号,如OFDM/COFDM、MC-CDMA、TDCS及载波干涉信号(CI)等,为实现多域协同通信,以及通信资源的复用与共享提供了一条信号层的实现思路。