广义频分复用（Generalized Frequency Division Multiplexing,GFDM）是基于正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）技术,结合滤波器组的非正交调制技术,在保留OFDM系统大部分优点的前提下,还具有数据块结构灵活、高频谱效率、低带外功率泄漏、低峰均功率比等优点,能够满足无线通信的诸多需求。研究同步和信道估计技术,对于进一步提升GFDM系统的性能具有非常重要的意义。本文简要介绍了几种多载波技术,对GFDM系统的同步、信道估计展开研究。论文的主要内容包括:首先,具体分析GFDM系统的调制与解调,并仿真对比了OFDM和GFDM的性能。介绍了其他三种多载波技术,并研究分析其系统原理。分析仿真结果可以发现,GFDM系统不仅提高了频谱利用率还降低了带外功率泄漏,且其数据块结构及脉冲成型,使GFDM系统能够适应5G应用场景对空口的要求。其次研究GFDM系统的同步技术。仿真同步偏差对GFDM系统性能的影响。深入研究基于独立前导码和基于嵌入前导码的经典GFDM同步算法,发现前者的性能要优于后者。在此基础上,提出了基于独立前导码的改进同步算法,利用恒包络零自相关（Constant Amplitude Zero Auto Correlation,CAZAC）序列具有良好相关性的特点,构造了具有共轭对称且两段重复的前导码,然后使用延迟相关算法完成粗频偏估计与补偿,再使用M段相关法对细频偏进行估计与补偿。从仿真结果可以看出,改进的前导码结构解决了“平顶效应”问题,也消减了多径信道中的副峰干扰问题,降低了接收端的复杂度;在受到较大频偏影响时也能够准确进行频偏估计与补偿。最后研究了GFDM系统的信道估计技术。分析了离散、块状及梳状三种传统导频结构,深入研究了两种导频干扰消除算法:发送端干扰消除（Transmitter Interference Cancellation,Tx-IC）、导频干扰消除（Pilot Interference Cancellation,Pilot-IC）,仿真后发现这两种算法适用于平坦衰落信道,且Tx-IC算法的性能要优于Pilot-IC算法。在Tx-IC算法的基础上提出了本文的改进方案,首先构造了新的导频结构,并在接收端进行了Tx-IC算法中的预编码操作,最后利用改进的正交匹配追踪（Orthogonal Matching Pursuit,OMP）算法进行信道估计。仿真发现,本方案性能要好于最小二乘（Least Squares,LS）算法,而且计算复杂度和导频资源消耗低于最小均方误差（Minimum Mean Squared error,MMSE）算法,更易于实现。