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未来通信将面临多种多样的应用场景,因此要求新型空口波形技术具有更多的技术特色做支撑,如低时延、支持动态频谱接入、良好的可扩展性等。LTE下行链路的信号传输方案正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术,因一些固有的缺陷如较高的带外辐射(Out-of-band radiation)和功率峰均比(Peak to Average Power Ratio,PAPR)、对频偏敏感、全频带统一的波形参数等,不能完全支撑未来通信的各种应用场景。新型多载波技术——基于分数阶傅里叶变换的OFDM(OFDM Systems Based on Frational Fourier Transform,FrFT-OFDM),利用chirp基函数来代替OFDM的正弦基函数,利用分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FrFT)完成调制和解调的过程。在FrFT-OFDM系统中子载波的频率随时间线性变化,不再是某个固定的值。因此可通过选择最优变换阶次(调频率),使系统在对应的分数域中具有最佳性能,提升系统抗时间选择性衰落的能力。从这个意义上说,传统OFDM系统为FrFT-OFDM在阶次为1时的特例,它是OFDM技术的扩展形式。本文以FrFT-OFDM系统为研究对象,研究了系统的功率峰均比的影响因素和信道估计技术,将传统OFDM系统中信道估计算法如最小二乘(Least Square,LS)估计、线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Error,LMMSE)估计、奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)等频域算法扩展到FrFT-OFDM系统中进行分数域信道估计,并通过Matlab仿真验证算法的可行性和适用条件。然后结合广义频分复用(Generalized Frequency Division Multiplexing,GFDM)技术提出一种多参数可调的广义分数阶多路复用(Generalized Fractional Division Multiplexing,GFrDM)技术,并研究了系统的功率峰均比的影响因素和信道估计技术。全文研究内容概括如下。首先,根据分数阶傅里叶变换原理,理论推导了适用于chirp子载波调制和解调的离散分数阶傅里叶变换(Discrete Fractional Fourier Transform,DFrFT)的实现算法。结合多载波系统原理,建立了FrFT-OFDM系统的数学模型,并推导了其添加chirp循环前缀的方式,搭建了系统基带模型的Matlab仿真平台,仿真分析了系统在高斯白噪声下的误码率性能和影响系统功率峰均比的系统参数。其次,建立了无线传输信道模型,对FrFT-OFDM系统接收端的信道估计技术进行了研究,如导频的排列结构、信道衰落值的估计算法以及插值算法,并通过仿真分析影响算法估计性能的因素,对比三种算法在不同选择性衰落信道下的性能,验证传统算法在此系统下的可行性。最后,在FrFT-OFDM基础上,提出一种更为广义的GFrDM技术,对提出的GFrDM系统的数学模型进行了理论推导,搭建了GFrDM系统的Matlab仿真平台,仿真分析了此系统在高斯白噪声下的误码率性能和影响系统功率峰均比的系统参数。并提出一种适用于GFrDM系统的基于梳状导频的分数域LS信道估计算法,验证了该算法在不同选择性衰落信道下的有效性。