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第五代移动通信系统(5G)是面向超宽带频谱、大规模机器间通信以及高速移动性通信需求的下一代移动通信系统。与4G通信系统相比,5G通信系统具备鲜明的特征,即满足触觉网络(Tactile Internet)、频谱共享、机器类通信(MTC)以及物联网等5G业务的低时延高可靠传输性能。目前,基于通用滤波的多载波技术(Universal Filtered Multicarrier,UFMC)凭借带外泄漏小,时频效率高等优势,被认为是一种能够替代正交频分复用技术(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,OFDM)的5G热门候选波形。本文围绕非正交多载波传输技术展开研究,重点研究了UFMC波形技术,主要内容如下:(1)介绍4G主流波形技术–OFDM技术和5G候选波形中的基于滤波器组多载波技术(Filter Bank Multi-Carrier,FBMC)和广义频分复用多载波技术(Generalized Frequency Division Multiplexing,GFDM),然后研究了UFMC技术的基本模型与实现原理,包括发射机信号产生、接收机信号处理以及滤波器设计,并从功率谱密度、时频效率及复杂度等角度对比了CP-OFDM,FBMC和UFMC的性能。最后分析了UFMC波形适合的应用场景。(2)介绍了无线信道衰落特性,详细阐述了每种衰落的形成原因以及相应的表征参数,并针对本文涉及的信道模型进行了论述与仿真。分析定时偏移与载波频偏产生原因,建立单用户UFMC时偏–频偏模型,通过数学推导,从理论上分析了定时偏移与载波频偏存在对UFMC波形的影响,最后仿真了不同载波频偏存在时系统总体信干比随定时偏移变化的曲线图。(3)建立了存在载波频偏时的理想与时变信道模型,研究信道变化与载波频偏对UFMC的联合影响,分析与仿真了载波频偏存在时UFMC与OFDM信号的信干比,并针对特定信道COST207进行UFMC误码率性能仿真,结果表明,相比OFDM系统,在时变信道下UFMC系统具有更好的抗频偏性能。(4)设计了一种基于ZC前缀码的UFMC时频同步算法。该同步算法在时域产生ZC重复序列,然后构造新的定时度量函数和对度量函数相关峰的联合判决准则,提高了定时捕获性能与整数倍频偏估计性能。仿真结果表明,本文所提算法具有高精度的定时捕获与频偏估计性能,并且对多普勒时变衰落鲁棒。最后,研究了UFMC信道估计算法,主要推导了基于LS与MMSE的信道估计,并在COST207信道条件下仿真对比了两种估计方法的均方误差与误码率性能。综上所述,本文的研究与结论对高速移动信道下5G无线传输技术设计具有一定参考价值。