经过几十年的高速发展,移动通信技术成为应用最普及的信息通信。随着无线通信技术的推广与进一步研究,近年来,多种新型的多载波技术相继被提出。广义频分复用(Generalized Frequency Division Multiplexing,GFDM)为其中一种,具备低带外辐射、低峰均功率比以及更高的频谱利用效率和更大的参数可选性。与现有的技术相比,GFDM的实现复杂度很高,高复杂度的实现方案需要大量额外的资源进行完成,不仅增加了实际工程实现的难度,还浪费了不必要的资源。因此,研究与设计低复杂度的基带调制算法与接收端解调算法对GFDM的实际工程实现具有重要意义。此外,GFDM对时间和频率同步偏差鲁棒性不佳,尤其是在实际信道环境下,需要同步算法和信道估计算法进行补偿。针对上述一系列问题,本文以下一代通信系统和新型多载波技术作为主要的研究背景,以GFDM作为主要的研究对象,首先研究了现有的GFDM实现算法,包括基于FFT/IFFT的实现算法和基于矩阵稀疏化的实现算法,分析了基于Gabor变换的信号域实现算法,提出了基于Zak变换的变化域低复杂度GFDM实现算法。验证了新算法的正确性,并对几种GFDM实现算法的复杂度进行分析,结果表明在一定条件下,所提出的Zak变换域的算法实现复杂度最低,这为合理的选择GFDM系统参数提供了理论依据;其次对GFDM系统的性能进行了仿真分析,包括采用不同类型滤波器与不同接收方式的GFDM系统性能分析,还有载波频率偏移(Carrier Frequency Offset,CFO)和符号定时偏差(Symbol Timing Offset,STO)对GFDM系统性能的影响;最后通过软件定义无线电平台对基于Zak变换的GFDM系统进行了基本的实现,设置了物理层数据传输的GFDM参数配置,实现了适用于GFDM系统的接收端同步算法和信道估计算法,在真实信道环境下验证了基于Zak变换的低复杂度GFDM系统的可实现性,以及接收端同步算法和信道估计算法的有效性。