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OFDM是现今应用最为广泛的多载波调制技术,然而矩形符号成型使得OFDM系统需要严格的同步来获得最优的系统性能。未来5G无线系统不仅要支持常规宽带传输还需支持零散短包传输,为了降低低端设备的能源消耗和同步信号开销,贝尔实验室提出了一种新型的非正交波形,即通用滤波多载波(Universal Filtered Multi-Carrier,UFMC)。在时-频同步存在偏差的情况下,该波形性能优于现有CP-OFDM系统。另外,UFMC对一组连续子载波进行滤波,因此滤波器阶数低于FBMC系统,使得UFMC在突发传输中更具优势。基于上述背景,本文首先引入UFMC系统的基本模型,分析UFMC系统研究中的关键技术,进而研究了定时偏差和载波频偏对UFMC系统性能的影响。仿真结果表明,UFMC系统比CP-OFDM具有更好的抗频偏和时偏性能。在UFMC系统发射机中,由于子带滤波的存在使得实现复杂度比OFDM系统更高。为降低UFMC系统发射机计算复杂度,本文分析了多种时域和频域实现方法的计算复杂度,设计了一种基于分段卷积UFMC发射机结构,通过分析,该方法具有较低的计算复杂度,且容易在FPGA上实现。在UFMC系统接收机中,帧同步和载波同步是接收信号处理的两个重要步骤,为了实现UFMC接收机帧同步和载波同步,本文提出了一种使用重复训练序列的UFMC接收机帧同步和载波同步实现方案,该方案采用延时相关算法进行帧检测,最大似然算法进行载波同步。通过Modelsim仿真分析,该方案能正确的检测到数据帧的到达并完成载波同步。为实现无线收发,本文设计了一种参数配置及数据收发接口控制模块,通过该模块将FPGA产生的数字基带信号送至射频芯片。最后,将上文设计的UFMC处理模块与该接口控制模块结合,通过在线逻辑分析仪对板上信号抓取分析,结果表明,FPGA内部信号与仿真结果一致,能够满足设计要求。