资源受限和信道损伤是无线通信系统面临的主要挑战。在多用户无线通信系统中,各传输链路的资源占用特征、互扰问题以及抵抗信道损伤的能力等与传输体制采用的具体通信信号形式和信号处理方法关系密切。传统体制在资源使用效率和传输质量保障方面的不足,在很大程度上可归因于通信信号和处理方法上的局限性。本文将提高无线资源使用效率和改善干扰环境下无线传输性能作为出发点,探讨更具一般性的Chirp信号(线性调频信号)和基于分数傅立叶变换的信号处理手段在无线通信系统中应用所具有的潜在价值。主要工作和贡献归纳为以下几个方面:　　第一,基于分数傅立叶变换的Chirp信号分析、处理方法研究。由于侧重点不同,有关研究大多只关注于 Chirp信号在最优阶变换域上呈现的能量聚集现象,但对于非最优阶变换域特征鲜有讨论,而后者直接关系到以Chirp信号为载体进行通信时传输链路分离性及互扰强度的评估。鉴于此,对一般变换域上的Chirp信号特征给予了必要的讨论,包括非对称双边带特征和广义带宽的近似计算方法。通过推导截断信号的分数傅立叶变换与该信号同一个无限长Chirp基信号的时域相关运算的关系,证明了两种运算具有等效性,明晰了数学工具与信号处理物理含义的映射关系。　　第二,混合传输 Chirp信号的变换域分离性与互扰问题研究。推导了不同信号呈变换域主瓣分离性与信号相关性的关系,得出前者是后者的充分条件这一结论,并归纳了变换域主瓣可分离的Chirp信号参数关系。对于存在主瓣混叠的Chirp信号,讨论了互扰原理与危害,并分别利用定量计算和统计分析研究了决定互扰强度的主要因素。提出了一种基于分数傅立叶变换的干扰形式转化和抑制的方法,并讨论了适用条件及引起的信号失真问题。　　第三,基于 Chirp信号和分数傅立叶变换信号处理的无线传输关键技术研究。重点关注了Chirp扩频调制方法、同步捕获方法和弥散信道下典型调制方案的传输性能这三个方面。针对基本二进制调频率调制,着重评价了基于变换域峰值判决解调方法的最优性,并证明该方法与匹配滤波级联包络检波的解调方法具有等价性;针对基本二进制调频率调制的符号速率受限问题,提出了利用两级 Chirp调制分别满足符号弱相关性要求和处理增益要求的广义二进制和多进制调频率调制,后者为取得带宽效率与误码率性能的折中提供了一种途径;论证了直接调制 Chirp扩频法基于变换域解扩/解调的可行性。针对目前Chirp扩频同步捕获方法复杂度高的问题,提出了一种利用变换域半轴能量比值作为同步窗时延估计的粗同步方法,并针对影响同步精度的主要因素给出了解决办法。利用双弥散信道简化模型考察了多径传播 Chirp信号的变换域谱特征以及典型 Chirp扩频方案的抗衰落性能,给出了避免符号间干扰的参数条件,并提出利用变换域谱函数在幅度峰值点的采样进行解调,获得选择性分集合并增益。　　第四,基于变换域的资源分割复用与协同传输方法研究。提出了将无线资源按客观资源和衍生资源加以分类的方法,探讨了解决客观资源受限问题的技术途径。为避免用户信道资源冗余,提出基于业务多址和分级接入的资源按需分配方法。以获得更多衍生资源为目的,将传统资源一维分割复用拓展为基于变换域的多维分割复用,同时多维信道异构特点迎合了业务分级接入的需要。针对多维信道非正交复用存在的强互扰问题,提出了多维信道多层覆盖接入方案设计,通过引入空分复用和协同设计方法加以解决,为资源受限情况下混合业务多用户系统的扩容提供了途径。