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广义频分复用GFDM是一种以OFDM技术为基础,结合滤波器组多载波技术的新波形,具有低峰均比、低带外辐射、高频谱利用率等优势,是未来移动通信中非常具有潜力的物理层波形。目前,绝大多数关于GFDM的研究不考虑信道的影响,然而同步和信道估计是系统设计必须解决的问题,因此对同步技术和信道估计技术进行研究具有重要意义。本文重点研究了GFDM系统中基于前导码的同步技术和信道估计导频干扰消除算法。本文的主要研究工作如下:1.对GFDM系统相关理论进行了研究。包括GFDM基本调制解调原理、低复杂度的GFDM调制解调器以及系统的成形滤波器设计。2.对基于前导码的GFDM同步技术进行了研究。(1)针对现有算法受大频偏影响导致同步性能恶化的问题,提出了一种改进的可以纠正大频偏的GFDM时频同步算法。仿真结果表明:在大频偏情况下,改进算法同步性能远远优于现有算法,且频偏估计范围可达整个系统带宽。(2)针对现有算法可用子载波少于总子载波数时,导致第一径定时超前的问题,提出了一种基于统计优化的GFDM定时同步算法。仿真结果表明:当SNR大于4dB后,改进算法的第一径检测性能远优于现有算法。(3)针对平坦衰落信道环境,提出了基于特殊接收机处理流程的低复杂度的GFDM时频同步算法。该算法定时同步不受其他旁峰干扰,定时准确且频偏估计范围可达整个系统带宽。3.对GFDM信道估计中的导频干扰消除算法进行了研究。(1)针对第一类模型中,Pilot-IC算法的干扰近似处理带来的信道估计性能损失和Tx-IC算法在总时隙数为偶数时,频谱性能不理想的问题,提出了一种改进的基于ZF接收机的导频干扰消除算法。仿真结果表明:改进算法的信道估计性能优于Pilot-IC算法、频谱性能远优于Tx-IC算法。(2)针对第二类模型中OP算法和HM算法导频干扰严重的问题,引入了一种无干扰导频设计思想,将其应用于GFDM系统中。仿真结果表明:无干扰导频算法消除了OP算法和HM算法的信道估计均方误差平台和误码率平台。(3)设计了全双工GFDM系统中的无干扰导频,搭建了全双工GFDM平台,并对其数字域自干扰抑制能力进行了仿真。仿真结果表明:基于无干扰导频的全双工GFDM系统能够获得与全双工OFDM系统相媲美的数字自干扰抑制能力。