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单载波频分多址(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access,SC-FDMA)具有较低的发射信号峰均比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR),被长期演进(Long Term Evolution,LTE)上行链路采纳为关键多址技术。未来无线通信系统要求能量效率和频谱效率进一步提升以提供更高数据传输速率、更低传输时延和更大接入容量。高阶调制是提高未来上行多用户系统频谱效率的可能途径之一。然而随着调制阶数增加,SC-FDMA信号PAPR也会升高。较大PAPR会降低功率放大器(Power Amplifier,PA)的功率效率并引入非线性失真,导致系统能量效率和频谱效率损失,这对功率消耗有着严格要求的上行链路来说尤为严峻。本文以PAPR问题为切入点,深入分析和研究了上行链路多用户低PAPR信息传输中的关键技术,论文的主要研究内容和贡献包括以下几个方面:1.针对非线性失真场景下上行多用户SC-FDMA系统,给出了接收信号模型并推导了每个用户误差向量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)的理论表达式。所得EVM表达式可很好地和仿真结果匹配,不仅可以计算用户带内非线性失真还可以对其他用户非线性失真带外辐射引入的干扰进行评估。同时,所得EVM也可用于上行多用户正交频分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA)系统的性能分析。所得性能分析为上行多用户低PAPR信息传输系统中的收发机设计和参数优化等方面提供了基准。2.针对限幅类方法存在误比特率(Bit Error Rate,BER)基底的问题,联合考虑PAPR降低性能和BER性能损失提出了一种新的SC-FDMA信号PAPR降低方法。通过引入加性预失真对导致时域信号峰值的调制星座点进行修正。然后在系统要求的PAPR限制条件下对发端调制符号的带内失真最小化,从而得到最优加性预失真并用于实现信号PAPR的降低。提出方法可很好降低SC-FDMA信号PAPR并且几乎不会造成系统BER性能损失。同时提出方法简单易行具有较低计算复杂度,对未来上行SC-FDMA系统有较大吸引力。3.针对常规选择映射(Se Lected Mapping,SLM)方法需要传输边信息的问题,利用上行子帧中特有的块导频符号提出了一种基于SLM方法SC-FDMA系统中的边信息嵌入和检测方案。在发端将每个SC-FDMA数据符号产生的边信息利用块导频符号中某些子载波的位置集合表示以实现边信息嵌入。在接收端首先提出了一种导频辅助的最大似然(Maximum Likelihood,ML)边信息检测方法。为了降低计算复杂度,提出了一种基于(LogLikelihood Ratio,LLR)的次优边信息检测方法。同时从理论上分析了提出方案的边信息检测概率和对上行信道估计性能带来的影响。提出方案在边信息检测和BER方面的性能优于已有方案,并且可获得与具有理想边信息的系统基本相同的BER性能。4.针对频域脉冲成形方法带来SC-FDMA系统频谱效率损失的问题,通过将每个用户的边缘频谱和所有相邻用户进行重叠提出了一种新的带宽分配方案。为了解决提出方案中频谱重叠导致的多用户干扰问题,基于期望传播(Expectation Propagation,EP)准则首先提出了一种迭代联合EP(Joint-EP,J-EP)多用户检测(MultiUser Detection,MUD)算法。为了减小J-EP算法在用户子载波增多时过高的计算复杂度,提出了一种性能和J-EP算法基本相同的低复杂度分布式EP(Distributed-EP,D-EP)MUD算法。在基于频域脉冲成形的SC-FDMA系统中,使用提出MUD算法的新带宽分配方案和传统方案相比,可获得更高的频谱效率并且不会带来BER性能损失,使得频域脉冲成形在上行多用户低PAPR信息传输中变得更加实用。