香农(Claude Shannon)在1948年发表的论文《通信中的数学理论》中指出当输入信号服从高斯分布时，加性高斯白噪声信道的容量为B log2(1+γ)，它表明信道的最大无误传输速率极限由带宽B和接收信噪比γ决定。基于此，传统通信研究的主要课题是寻找最佳接收方法以逼近香农极限。然而，1998年Foschini等人揭示了多天线技术(MIMO)可以突破香农容量的界限。自此，通信界开始认识到了空间资源的价值。直至最近，在空间资源利用方面，又提出了空域调制(spatial modulation)技术。　　综上，通信界总结了高速无线通信系统设计的三要素:增加带宽、提高接收信噪比和高效利用空间资源。根据以上设计思路，在2006年，同频同时全双工被提出。同频同时全双工通过将收发信号设置在同一频带和同一时隙上，将系统频谱效率提高了一倍。事实上，可以认为同频同时全双工是一种增加带宽的方法，因为发射机/接收机可使用带宽等于上行信道和下行信道带宽之和。　　本文工作遵循上述高速无线通信系统设计思路，主要内容概括如下:　　1.提出了将空域调制应用于同频同时全双工的思路，并称为空域调制全双工。通过在全双工节点上设置收发天线选择开关，可传递附加信息。推导了两天线配置下的空域调制全双工容量。结果表明，一方面，空域调制全双工总是优于普通全双工;另一方面，在信道相关性比较大而且信噪比高的时候，空域调制全双工明显优于MIMO半双工。更为重要的是，在独立衰落信道和高信噪比区域，空域调制全双工获得了比MIMO半双工更大的1％中断容量。　　2.在研究空域调制技术本身，提出了一种信息附加的空时编码方法，称为差分空域调制。差分空域调制的附加信息是指在发射时隙数等于发射天线总数内的天线激活顺序。设计了发射和解调流程并分析了系统误比特率性能。结果表明，一方面差分空域调制相对于空域调制的信噪比损失可以小于3dB;另一方面发现差分空域调制可以获得比差分Alamouti更小的误比特率。　　3.经过分析，发现空域调制技术实质上是信号在一种可识别的自由度上的调制，因此提出了OFDM空带子载波调制技术，并称之为载波序列调制。推导了载波序列调制的容量及其闭合上下界。首次证明了载波序列调制的容量总是小于传统OFDM的容量。还推导了有限集输入下的载波序列调制的最大无误信息传输率及其闭合上下界。首次发现载波序列调制可以获得比传统OFDM更大的最大无误信息传输率。最后，提出了仅利用子载波激活组合传递信息的方案并推导此系统的最大无误信息传输率及其下界。这项研究成果表明载波序列调制的无限信号集容量与有限信号集容量存在差别。