通信系统中的不同用户以及上、下行链路所使用的信道通常需要进行正交性划分。常见的信道正交性划分方法包括频分、时分和空分等。将正交信道分配给不同的用户产生了多址技术,将正交信道分配给上、下行链路产生了双工技术。本文提出了一种新颖的信道正交化方法,即利用多普勒效应实现信道正交化。由于不同传播方向的信号与接收天线运动方向的夹角不同,产生的多普勒频移也不同,因而可以将相同频率的信号在频谱上分开,从而实现信道正交化。本文利用基于多普勒效应的信道正交化方法设计了新型的上行空分多址接入方法和双工通信方法。针对上行多址接入系统,本文提出了一种基于多普勒效应的上行空分多址接入方法。为了使该方法中的用户间无干扰带宽最大,本文提出了一种天线切换的最大最小准则。该多址接入方法与传统方法相比具有如下优点:1)该方法需要较少的模拟接收链路;2)信号处理简单,便于使用滤波器分离不同用户的信号。本文对该上行空分多址接入方法的性能进行了仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性,并表明该方法与单模拟接收链路的传统接收机相比具有显著的容量增益。此外,该方法的容量与无用户间干扰的单用户系统非常接近,表明该方法具有较强的抗干扰能力。针对双工系统,本文提出了一种基于多普勒效应的双工通信方法。为了最大化用户间无干扰带宽,提出了一种基于最大频偏间隔的天线切换准则,以及一种基于鉴频器反馈的天线切换方案并设计了接收机同步模块。该双工通信方法与传统方法相比具有如下优点:1)相比于时分双工和频分双工,该方法可以将上、下行信道设置于同一个物理信道上,因而节省了系统频带;2)不需要使用自干扰消除技术,接收机的解调算法较为简单。本文对该方法进行了性能分析,仿真结果显示该方法容量高于现有技术,能够有效减少上、下行信号的干扰。