随着通信环境的复杂化和应用需求的多样化,通信技术正在向第五代(The Fifth Generation,5G)移动通信方向发展。新一代通信网络对物理层接口的要求也发生了改变。目前,OFDM系统由于其易实现以及对于频率选择性多径信道的鲁棒性使其在现代无线通信系统中被广泛应用,然而OFDM高的带外(out-of-band,OOB)辐射、低的频带利用率使其在5G的应用中受限。最近,一种新型多载波调制方案—广义频分复用(Generalized Frequency Division Multiplexing,GFDM)被提出用来作为下一代无线通信系统的物理层接口。GFDM系统具有OOB辐射小、频谱利用率高等优点,但是本文对同步偏差的分析表明,同步误差是影响GFDM系统性能的重要因素,需要合理的同步方案补偿此偏差。目前关于GFDM系统的同步方案较少,其中基于前导的同步方案是性能最优的方案之一。但是该前导方案会产生定时模糊平台,因此需要额外的算法加以消除。本文提出了两种改进的前导方案,解决了定时模糊平台问题,简化了接收机的设计,同时仿真实验结果表明本文所提出的前导同步方案与现有的前导同步方案相比具有更优的定时均方误差(Mean Square Error,MSE)性能。此外,本文还提出了可满足GFDM系统OOB辐射要求的叠加同步方法,并给出两种解决方案。这两种叠加同步方案不仅没有定时模糊平台,而且不需要单独发送数据辅助信息,因此与现有数据辅助同步方案相比具有更高频带利用率。仿真结果表明本文所提出的叠加同步方案可以保持与GFDM系统一致的OOB辐射特性,并可在瑞利多径信道下实现定时同步和频率同步。