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近几年里,为了满足日益增长的巨大需求,第五代移动通信系统(5G,也称IMT-2020)正在如火如荼的研究当中。正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)对第五代移动通信系统的一些新要求显得无能为力,而滤波器组多载波技术(Filter Bank Based Multi Carrier,FBMC)作为其改进技术之一正在被众多学者所研究。同步技术是FBMC系统的关键技术之一,但是目前对基于FBMC的同步算法研究非常少,少数的研究文献也只是涉及算法部分,对于同步的整体流程及硬件实现的研究更少。本文主要研究了FBMC调制系统的同步算法,首先对非常成熟的基于OFDM的同步算法进行研究,提出了AHC改进算法,并分析了其应用于FBMC系统的可行性。然后对目前已有的FBMC同步算法进行了仿真及性能对比分析,提出了一种与自适应递归小数倍频偏估计算法相联合的整数倍频偏估计算法,并给出了一种在多径衰落信道下的同步算法方案。最后在综合考虑了同步算法性能和硬件实现复杂度的情况下,给出了同步的硬件实现方案设计,并进行了FPGA实现。首先,本文简述了移动通信的发展史及5G的一些关键技术方向,分析了面对5G提出的新的挑战,FBMC技术相对于OFDM技术的优势,继而分析了针对FBMC的同步技术的研究意义和研究现状,并详细介绍了FBMC技术及其快速实现算法和与同步相关的一些基本原理。然后,基于多径衰落信道模型,本文研究了针对FBMC技术的同步算法。首先研究了基于OFDM的同步算法应用于FBMC系统的可行性。综合考虑之下,结论表明只有研究基于FBMC符号结构的同步算法才能解决问题,本文首先在多径衰落信道下对定时同步算法进行了性能仿真和分析,然后分析了如何取得小数倍频偏估计误差与估计范围的平衡,采用了一种自适应递归的方法,并且提出了与之相联合的整数倍频偏估计算法,可以对合理范围内的任意频偏进行比较准确的估计。最后给出了一种在多径衰落信道模型下的性能较优的同步方案,并验证了其正确性。最后,本文在综合考虑了算法的性能和硬件实现复杂度等因素的前提下,给出了同步算法的硬件实现方案设计,并完成了同步模块的功能验证。在综合后资源消耗合理且无时序错误的情况下,下板验证了硬件设计的正确性。