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正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）有着优秀的传输性能、简单的实现方式,目前已经被包括4G长期演进技术（Long Term Evolution,LTE）和IEEE802.11等在内的众多通信标准采纳并已得到广泛使用。但是,OFDM也存在带外辐射过高、对时频偏差敏感等缺点。第五代移动通信系统（Fifth-Generation Mobile Communication System,5G）将更大化地利用已有的频谱资源,因此需要引入更灵活的波形配置以满足其需要的增强移动带宽、超高可靠低时延连接、海量机器通信三种应用场景。目前广泛被研究和讨论的新型多载波波形主要有基于子带滤波的正交频分复用（filtered-OFDM,f-OFDM）、通用滤波多载波技术（Universal Filtered Multicarrier,UFMC）和加窗OFDM（W-OFD M）。本文主要对这三种波形进行了深入研究与分析,并重点研究了新型多载波系统的峰均比（Peak to Average Power Ratio,PAPR）抑制技术、时频同步技术,并且搭建了基于软件无线电（Software Defined Radio,SDR）的硬件测试平台,完成了对f-OFDM波形同步技术的验证。。第一章概述了5G的目标以及对波形的需求,并简要介绍了几种候选波形的研究现状,还将本文的研究内容和结构安排进行了阐述。第二章介绍了f-OFDM、UFMC和W-OFDM的系统原理和模型,并且仿真对比了三种波形的频谱性能和误码率性能。结果显示,在单用户情形时,新型多载波系统由于滤波和加窗的作用导致了误码率性能的下降,而多用户场景下f-OFD M凭借其最低的带外衰减带来了最优的误码率性能,较OFDM提升了3dB。第三章研究了新型多载波系统的PAPR性能。以互补累计概率分布函数（Co mplementary Cumulative Distribution Fuction,CCDF）作为度量指标,本章首先通过分析和推导得到了f-OFDM的CCDF理论曲线。并且,针对新型多载波波形的特点,提出了改进的迭代限幅滤波、迭代峰值滤波抵消和限幅加窗三种PAPR抑制算法。仿真结果表明三种方法都成功抑制了新型多载波系统的PAPR,其中迭代峰值滤波抵消算法最适用于基于滤波器的新型多载波系统,而基于限幅加窗的W-OF DM系统PAPR性能和误码率性能均优于f-OFDM和UFMC系统,且PAPR性能较传统OFDM系统提升了5dB。第四章研究了新型多载波系统的同步技术。本章首先推导了时频偏差对新型多载波系统的影响,证明了时频偏差对f-OFDM的影响与传统OFDM几乎相同,但是UFMC能容忍的时频偏差较f-OFDM减少了(Tg-?max)(Tg为循环前缀长度,?max为最大路径延迟)。其次,针对新型多载波系统的特性设计了新型同步导频和新的时频同步算法。并且,在扩展行人信道模型、扩展车辆信道模型、扩展城市信道模型三种场景下仿真了新型时频同步算法的性能对比。仿真结果表明,本文所提新型同步算法较原算法可准确地估计时频偏差,且更能适用于多种场景。第五章重点对前面章节介绍的新型多载波系统收发机结构、PAPR抑制技术和时频同步算法进行了硬件验证,基于通用软件无线电外设平台（Universal Softwar e Radio Peripheral,USRP）,本文搭建的硬件测试平台可演示新型宽带多载波系统的通信过程,实现了新型多载波系统的原型验证。第六章对全文的工作进行了总结,并探讨了新型多载波系统存在的问题以及下一步的研究方向。