当前,无线通信系统朝着在有限的频带内支持更多的用户以及提供更高的传输速率的方向发展。为了确保频谱的有效利用,人们提出了各种非恒定包络的调制技术,比如宽带码分多址、正交频分复用等。然而这些调制信号具有高峰均比的特点,会激发功放固有的非线性失真,影响通信系统的性能。为此,有必要对功放线性化。当前,数字预失真(Digital Predistortion, DPD)技术已经成为射频功放主流的线性化技术。本文围绕宽带数字预失真以及发射机中非线性失真的补偿展开了深入的研究。在传统数字预失真中,DPD系统环路的延时估计是个很重要的步骤。如果没有准确地估计环路延时,就会高估功放的记忆效应。本文首先分析了幅度差分互相关函数和数字差分器估计环路整数延时,之后基于4抽头分段抛物线插值滤波器提出了一种新的小数延时估计算法。为了满足数据高速率传输的需求,无线通信系统朝着宽频带的方向发展,这给数字预失真系统中反馈支路的模数转换器带来巨大的挑战。本文首先分析了频谱外推法实现反馈支路欠采样的DPD技术。之后基于随机解调技术,本文提出了一种新的欠采样DPD方法。仿真表明,新方法适合于宽带数字预失真技术的应用。正交调制器硬件电路的非理想特性会对传统DPD的性能产生影响,这在并发多频发射机中会更明显。本文针对联合补偿调制器非理想特性与双频功放失真模型较复杂的特点,提出使用压缩感知中的正交匹配追踪算法简化该模型。简化的模型可以在较低复杂度下保持与原来模型相当的性能。此外,本文还提出一种新的联合补偿调制器非理想特性与双频功放失真模型。实验结果表明,相比于原有的模型,新模型具有复杂度更低和线性化性能更好的优势。