近年来,以无线射频、可见光和水声通信方式组建的卫星通信网络、陆地通信网络和水下通信网络,为人类社会的经济发展、气象预报、灾害预警、资源开发、军事策略研究及越洋交流与合作提供了及时和可靠的保障。在无线通信系统中,正交频分复用技术能够有效解决弥散型信道造成的符号间干扰和载波间干扰等问题,对提高无线通信质量、增加频谱利用率和数据传输速率,发挥着重要的作用。正交频分复用信号由多个子载波信号叠加而成,当出现同相叠加时,无法避免信号高峰值的出现,使通信系统的功率放大器和数模转换器等模块的设计面对严峻的考验。当信号峰值超过设备的线性工作范围时,会引发严重的信号畸变和系统性能恶化。因此,峰均比抑制技术作为正交频分复用技术中的关键技术之一,已成为重要的热点研究内容。本文深入研究了正交频分复用信号的峰均比抑制技术,以峰均比抑制性能、误码率性能和计算复杂度以及它们之间的关系为脉络,重点开展了无线射频系统、室内可见光系统和水下可见光系统三个方面的理论和应用研究,论文的主要创新工作如下:1.在分析经典峰均比抑制方法性能的基础上,针对传统峰均比抑制算法的凸优化寻优过程计算量大、复杂度高,且难以在峰均比抑制性能和误码率之间进行折衷等问题,提出了一种基于反向传播算法的多隐层前馈神经网络峰均比抑制方法。在所提方法的第一阶段训练过程中,构造了能够融合预留子载波位置索引的连接权重和偏置值,然后利用梯度下降方法更新隐层参数,从而降低了信号的峰均比。在此基础之上,通过构造体现误码率的损失函数,并引入到方法第二阶段的训练过程中,实现了降低峰均比的同时,误码率性能损失不大。2.以信号限幅噪声比算法为基础,在峰均比迭代过程的步长设计中,引入了最小平方逼近方法,提出了一种基于子载波预留方案的峰均比抑制算法。在算法每次迭代过程中,仅选取最大峰值信号进行处理,从而降低了计算复杂度。分析了峰均比增益的理论分布范围和计算复杂度、以及在AWGN信道和莱斯衰落信道条件下所提算法的误码率性能和带外频谱扩散性能,并给出了算法的实现步骤。通过仿真实验对比分析了所提算法与多种经典峰均比抑制算法在无线射频正交频分复用通信系统中的多项性能,仿真结果表明:所提算法在峰均比抑制、误码率、带外频谱扩散和计算复杂度等因素之间取得了较好折衷,峰均比抑制性能明显优于固定迭代步长的传统算法。3.提出并构建了基于子载波预留峰均比抑制方案的室内可见光直流偏置正交频分复用通信系统模型,搭建了室内可见光无线视距链路系统的实验模型,确定了模型相关参数,并分析了室内可见光无线视距链路的传输信道特性。针对室内可见光正交频分复用通信系统模型,研究了峰均比抑制方法中Hermitian对称变换的实现方法以及接收端有效数据子载波的提取方法。讨论了发送端直流偏置的添加方法,并给出了削峰法、最小平方逼近方法和所提方法的循环迭代峰均比抑制的过程框图。通过仿真实验对比分析了这三种方法在室内可见光直流偏置正交频分复用通信系统中的峰均比抑制性能和误码率性能,理论分析和仿真结果表明:通信距离是室内可见光直流偏置正交频分复用系统通信质量的重要因素,与其它两种方法相比,所提方法具有较好的通信质量。4.提出了一种基于时频交织技术的峰均比抑制算法,构建了一种水下可见光直流偏置正交频分复用通信系统模型,确定了水下可见光信道模型的相关参数,推导了水下可见光无线视距链路发射和接收光功率关系式,研究了发送端时频数据的交织方法和可调节的直流偏置添加方法,给出了蓝光激光二极管光电转换方式,提出了一种基于最小二乘估计算法进行自适应调整的接收端放大器输出信号方案,并讨论了所提算法的计算复杂度。通过仿真实验对比分析了时频交织算法和时域交织算法在水下可见光直流偏置正交频分复用通信系统中的峰均比抑制性能和误码率性能,仿真结果表明:通过将时域和频域信号相互交织,可较大幅度降低发送端信号的自相关程度,从而显著降低信号的峰均比。与时域交织方法相比,所提算法计算复杂度可降低约50%,在最佳通信距离范围内,误码率性能较好。