移动互联网与物联网是现阶段移动通信的两大驱动力,二者共同催生了一个以巨大流量和广泛应用场景为特点的移动互联社会。接入设备的大量增加、数据流量的爆炸式增长和新型服务的发展对传输时延、连接密度以及频谱利用率等技术指标都提出了更高的要求。OFDM技术凭借其实现简单、抗多径衰落等特点在4G中得到广泛的应用。但其也存在带外泄露严重、频谱效率较低等缺点,难以满足5G环境下的多样化需求。新型多载波技术作为5G的关键技术,近年来受到广泛关注,本文主要针对广义频分复用（GFDM）新型多载波技术进行了研究,研究重点在于GFDM的频率同步、信道估计及二者的联合估计技术。具体研究内容如下:首先,详细阐述了GFDM发射机和接收机的基本原理,仿真并分析比较了GFDM与OFDM在带外泄露、自干扰和峰均比等性能指标上的优劣。仿真结果表明,GFDM具有较低的带外泄漏,并且带外泄漏会随着滤波器滚降系数的增大而减小;另外,GFDM还具有较低的峰均比和较高的频谱效率。以上特点使得GFDM能够更好的满足5G移动通信中的需求。其次,研究了GFDM时频同步技术,提出了一种具有更高估计精度的载波频偏估计方案。符号定时误差和载波频率偏移都会使得GFDM系统性能大幅下降,因此需要有效的估计方案进行时频同步。现有的数据辅助同步方案在估计精度上还有上升空间,盲估计方案却又存在着计算复杂度过高的问题。针对此现象,本文提出了一种基于多个重复子符号的前导符号。仿真结果表明,使用该前导符号进行频偏估计,在估计精度上较现有方法有所提升。最后,研究了载波频偏与信道联合估计技术,并提出了一种基于EM算法的GFDM联合估计方案。目前针对GFDM系统的联合估计方案十分欠缺,针对此问题,本文对GFDM接收端信号建立概率模型,使得EM算法适用于对CFO和信道进行联合估计。仿真结果表明,该方案能够有效的对两种参数进行联合估计,并且估计精度较现有方法有所提升。