序列设计是多载波CDMA通信系统的一项关键技术,它可以为该系统提供多址和复用方式。序列的相关性能直接影响到系统的多址干扰和多径干扰的大小,从而在很大程度上决定了系统的误码率性能和传输速率。序列的数目关系到系统所能容纳的用户数目,只有拥有大量的序列,系统才能支持更多的用户同时工作。因此,设计具有优良相关性能和大容量的序列有着重要的意义。针对多载波CDMA通信系统,本文重点研究了两宽度和多宽度零互相关区Z互补序列、分组互补序列以及交替零值周期相关特性单一序列的构造问题,讨论了所构造序列的序列数目,分析了周期和非周期相关性能,并按照序列设计的理论界限获得了这些序列集合达到最佳的条件。本文的主要创新成果如下:(1)基于正交矩阵扩展,提出了一种具有两宽度零互相关区的Z互补序列的构造方法。该方法以单一序列集合作为核序列集合,通过与正交矩阵进行Kronecker积操作,可以分别在序列组内部和序列组之间获得两种不同宽度的零互相关区,并且能够达到Z互补序列设计的理论界限。同其它基于正交矩阵的构造方法相比较,该方法可以在保证同样相关性能的前提下更加灵活地选择集合中的序列数目和子序列数目。(2)基于交织迭代扩展,提出了另一种构造两宽度零互相关区Z互补序列的方法。所产生的序列集合的零自相关区和组内零互相关区都可以随着迭代次数的增加而展宽,同时组间互相关性能是理想的。当核序列集合为最佳时,该类序列也可以达到Z互补序列设计的理论界限。(3)提出了多宽度零互相关区的概念,并构造了一类多宽度零互相关区互补(MWZC)序列集合。该类序列集合可以包括单一宽度零互相关区序列集合和两宽度零互相关区序列集合作为其特定序列子集的合并集合,因此在零互相关区宽度以及序列数目的选择上具有更大的灵活性,可以满足更加多样性的应用需求。对于所获得的多个不同宽度的零互相关区,每一个都可以找到相对应的MWZC序列集合或者是该集合的特定子集组成的合并集合。而且,无论是MWZC序列集合还是它的特定子集组成的合并集合都可以达到理论界限,从而在给定相关性能和序列长度的条件下,可以获得最大的序列数目。作为一种特殊情况,具有组内理想相关性能的MWZC序列集合中的每个序列组都是一个完备互补序列集合,如果选择子序列长度为1的完备互补序列集合作为核序列集合,则所构造的具有组内理想相关性能的MWZC序列集合以及它的特定子集组成的合并集合也都可以达到Z互补序列设计的理论界限。(4)提出了一类分组互补(GC)序列集合的构造方法。该类集合拥有庞大数量的互补序列,在相同的处理增益下,其序列数目远远大于传统互补序列集合以及具有零相关区的互补序列集合的序列数目。该类GC序列也具有优异的相关性能,每个序列组内都具有理想的周期和非周期相关性能。同时,不同的序列组之间具有近似理想的相关性能,仅仅不同的序列组中的某些序列之间在位移为零时存在非零相关值,而该非零值可以通过选取适当的完美序列集合将其控制在一个较低的范围内。当GC序列集合用于多载波CDMA系统时,可以有效解决用户数量以及用户间的干扰问题。仿真结果表明,适当地增加序列组的数目,既可以满足大用户数量的要求,也可以保证系统获得良好的BER性能。(5)利用DFT矩阵序列的周期相关特性,构造了一类具有交替零值周期相关特性的序列。所产生的序列的周期自相关函数和组内周期互相关函数在占总数3/4或1/2的位移上均为零值,同时在序列组之间保持了DFT矩阵序列的理想的周期互相关性能。(6)基于移位的完美序列集合,构造了另一类具有交替零值周期相关特性的序列,即周期奇偶移正交(POESO)序列。所构造的POESO序列集合可以包括多个序列子集,序列的周期自相关和子集内部的组内周期互相关都具有奇移正交特性,而子集内部的组间周期互相关都具有偶移正交特性,同时子集之间的周期相关性能非常接近子集内部的性能,仅在个别情况中零位移上为非零值,该非零值可以通过使用较长的完美序列从而将其控制在一个较低的范围内。通过构造多个序列子集,该类POESO序列集合可以获得庞大的序列数目。