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无线电频谱关系到国家政治、军事、经济等各方面的利益,已经成为国家的重要战略性资源。在通信业务快速增长的现在,人们普遍意识到在这种静态固定的频谱分配模式下可用的无线电频谱已经快要耗尽了。因此,同时具有高频谱利用率和高能量利用率的高效传输体制,能最大限度地压缩无线传输频谱,是解决频谱短缺和实现高效通信的有效途径,具有直接的经济效益和重要的战略意义。为了使高效调制通信系统走向实用,高效调制理论和技术仍需发展和完善。本论文重点在提高频谱利用率和解调性能、解决实际应用需求、构思新型体制和施加严格限带几方面对高效调制系统进行了拓展与优化。论文主要工作和创新性成果如下：1.优化了现有的多进制相移键控(MPPSK)调制方式,提高了MPPSK调制的解调性能,分析了不同调制参数对调制信号功率谱的影响；2.将扩展的二元相移键控(EBPSK)调制用于多基地雷达的异步干扰抑制,实现了多基站的测速、测距,可提高二次监视雷达连续跟踪时的自动化水平,并通过双码元匹配滤波提高了系统的检测性能；3.将MPPSK调制拓展到正交载波双路传输,使得频谱效率倍增；进而提出了一种新颖的基于改进MPPSK调制的共信道全双工系统,优化设计了其相干接收机最佳带通滤波器,得到了超出现有同时同频全双工系统的数字域收发隔离度；4.提出了利用冲击滤波器加窄带带通滤波器作为发送端成型滤波器限制带宽,在保证一定解调性能的前提下,降低了成型滤波器的阶数；5.为提高严格限带高效调制系统的解调性能,结合深度学习网络算法,将深度学习算法和网络引入严格限带高效调制信号的特征提取中,提出了基于堆栈降噪稀疏自编码(DSAE)学习算法的严格限带信号的高效解调结构,解调性能表现优异,为实现超奈奎斯特速率通信提供了一种可能；对比了多种深度学习算法的检测性能,并在高斯信道、瑞利衰落信道中分析了堆栈DSAE学习网络的检测性能。