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多输入多输出正交频分复用技术(MIMO-OFDM)已广泛应用于4G移动通信系统,由于使用了循环前缀结构(CP),系统的频谱效率无法进一步提高。滤波器组多载波系统(FBMC)作为5G通信系统的主要备选技术,具有频谱效率高、旁瓣功率低和时频聚焦特性良好的优势。MIMO技术因为可以大幅度提高系统容量和降低系统误码率的优点被广泛普及和应用。将MIMO技术和FBMC技术结合形成的MIMO-FBMC系统则兼具二者的优势,但多载波系统的同步问题和信道估计问题对系统的性能存在不利影响。因此,有效改善同步技术和信道估计技术是提高系统有效性和可靠性的重要保障。本文先对基于导频结构和基于训练序列的MIMO-FBMC系统同步问题进行了研究,最后对基于导频结构的MIMO-FBMC系统信道估计问题进行了研究,主要研究内容包括:首先,针对FBMC系统的一些导频结构同步算法提出了改进后的基于导频结构的MIMO-FBMC系统同步算法。先构建了 MIMO-FBMC系统模型,接着改进了导频结构,采用CAZAC序列构成的GCL序列。新算法继续采用Schmidl&Cox算法的定时度量函数,采用值为正负1伪随机序列Gi和Di,先后做三次相关运算,求得定时同步位置,然后将同步估计值代入延迟相关计算公式中的第一部分和第三部分,求得两个频偏估计值ε1和ε2,对二者取几何平均值得到更准确的频偏估计值ε。仿真结果显示,改进算法得到了较高的符号定时同步正确概率,系统误码率和均方误差也较低。其次,在传统的基于训练序列的同步算法基础上,提出了改进的基于训练序列的MIMO-FBMC系统同步算法。新算法采用吴华所提出的训练序列结构,然后将训练序列分为三段,对前两段序列中接收信号与发送信号分别做相关运算,得到粗略的定时估计值τest1。第三段分为两小段,对其中的接收信号与发送信号分别做相关运算得到的结果相乘,得到粗略的定时估计值τest2,对确定的粗略定时位置进行修正,得到准确定时位置的估计值以及整数频偏估计值和小数频偏估计值。仿真结果表明,改进算法的MIMO-FBMC系统同步性能高于吴华算法的同步性能,同时提高天线数量可以大幅提高系统的性能。最后,提出了一种基于导频结构的MIMO-FBMC系统IAM-A信道估计算法。对导频对(POP)算法进行了分析,该方法采用块状导频结构设计,不考虑噪声的影响,利用导频对结构,能有效抑制导频符号干扰,但无法消除干扰。分析IAM算法后,改进了导频结构,提出IAM-A算法,可以有效消除干扰。仿真结果显示,IAM-A算法信道估计的均方误差和误码率比导频对算法的均方误差和误码率更低,系统的信道估计性能得到提高。