随着移动通信技术的快速发展,高有效性、高可靠性的无线通信技术不断引发关注。其中,正交多载波频分复用技术（OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing）,作为一种具备高频谱效率、抗窄带干扰等特性的经典技术,被广泛应用于各种无线通信的场景中。2012年,基于索引调制的OFDM（OFDM-IM,OFDM with Index Modulation）技术被提出,在频率选择性衰落信道上提升了系统的分集增益,特别是在较低频谱效率场景下能够有效降低系统的误比特率。在OFDM-IM方法中,特殊的索引信息传输方式以及索引结构的设计对分集增益的提高,引发了广泛的关注。如何通过索引结构的设计,取得比OFDM更低的误比特率以及更高的频谱效率成为了索引调制OFDM研究方向上的热点。为了解决这两个问题,本文深入研究了索引结构在频谱效率方面存在的问题,旨在根据索引结构特点进一步提升频谱效率。同时,索引结构本身如何带来额外的分集增益,是本文的研究重点。主要研究工作内容如下:（1）针对OFDM中索引调制技术存在频谱效率较低的问题,本文提出了OFDM联合子块索引调制技术（OFDM-JS-IM,OFDM with Joint Subblock Index Modulation）,将索引映射中被丢弃部分索引组合,在联合子块空间中进行了重复利用。仿真验证及理论分析表明,OFDM-JS-IM方法能够以轻微的误比特率性能损失为代价,有效提高OFDM-IM的频谱效率。（2）针对索引结构与分集性能的关系进行了分析。由于OFDM-IM的特殊结构,索引比特的分集阶数高于一般的符号比特,使得OFDM-IM性能优于OFDM。然而,OFDM中的索引调制结构也仅仅能将部分比特的分集阶数提高至2。本文提出了OFDM全索引方法（OFDM with All Index Modulation,OFDM-AIM）,不再使用低分集阶数的符号比特传输信息,而将所有信息以索引比特的方式传输,并提出了提高子块分集阶数的搜索算法,能够构建具有高分集阶数的合法子块集合。仿真结果表明,该方法能够有效提升系统的分集增益。（3）基于上述OFDM-AIM技术,本文还提出了可变子块长度的子块设计辅助的OFDM-AIM。由于OFDM-AIM中子块长度决定了系统的最高分集阶数,因此可以适当提高子块长度以寻找更多较高分集阶数的子块,以提高分集增益。根据系统的频谱效率和计算复杂度要求,该方法能通过变化子块长度在实际应用中达到更好的性能权衡。（4）分集阶数只是评价发射端信号的特性,而系统的误比特率性能不仅与分集阶数有关,还与不同子块符号间的欧式距离以及信道特性有关。针对该问题,本文将启发式算法中的遗传算法用于搜索具有最低误比特率的子块查找表。本文将计算子块查找表理论分析上界的成对错误概率（PEP,Pairwise Error Probability）作为适应度,信道特性作为生物所处的环境,通过迭代最终得出了误码性能良好的子块查找表。相比现有的索引调制OFDM模型,取得了明显了性能提升。本文所研究的内容是OFDM中的前沿技术,为OFDM在频率选择性信道下高速率传输和高性能传输提供了有价值的参考和借鉴,具备较强的现实意义。