多载波技术是下一代移动通信系统的关键技术。广义多载波(GMC)并行传输技术方案是东南大学移动通信实验室针对未来移动通信的需求提出的一种全新多载波技术方案。研究工作表明该方案具有潜在的技术优势。本论文的研究围绕GMC系统实现中的若干关键技术展开。它们包括：广义多载波的数字调制解调、同步、信道估计及信号检测等技术。通过本论文的研究，给出了GMC系统的基本实现方案。 论文首先介绍了GMC技术与已有多载波技术OFDM的本质不同。广义多载波技术使用的是有子带间保护间隔的宽子带体制，因此对频偏并不敏感，载波个数远远小于OFDM从而避免了峰均比问题，通过在子带采用分块传输，能够用低复杂度的频域均衡实现信号检测。 广义多载波数字调制解调是实现GMC系统的关键。本文根据GMC系统的需求，设计了一种基于过采样广义离散傅立叶变换(GDFT)调制滤波器组的数字调制解调结构，并从时域推导出了一种简洁高效、适用性强的过采样GDFT调制滤波器组的快速实现方法。由于各子带滤波器由统一的原型滤波器调制得到，系统仅需要对原型滤波器进行设计。本文在无失真信道条件下推导出了满足近似精确重建条件的FIR低通原型滤波器设计准则。 论文分析了定时同步误差对GMC系统子带信号的影响，根据系统的实际特点与需求，对其上下行链路分别提出了一种定时同步方法，在上行链路通过在各个子带完成定时同步，有效地支持了系统的多种多址接入方式(如：TDMA，FDMA和CDMA)，在下行链路，利用多载波合成信号的结构提出一种简单的多径能量窗定时同步方法，能获得较高的同步性能。 由于GMC系统的子带信号经历了滤波器组和实际物理信道的联合作用，因此论文推导得到了子带等效信道模型，并提出了一种根据信道变化快慢自适应的时隙结构，在此基础上给出了子带信号的最小二乘信道估计方法及无偏的噪声方差估计方法。 论文还研究了GMC系统的信号检测方法，给出了一种最小均方误差准则下的最优的空时联合均衡检测器及其低复杂度的实现方法。为了进一步提高系统的性能，研究了适用于GMC系统的Turbo迭代空时检测译码，得到了一种低复杂度的空时联合软输入软输出(SISO)检测器的实现方法，使系统性能得到了很大的改善。