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第五代移动通信技术主要以解决未来吉比特量级的无线连接、触觉互联网和物联网等应用场景中所需求的超高频谱利用率,极低延时和高效能效等为驱动力。滤波器组多载波(Filter Bank based Multicarrier,FBMC)作为一种能够克服正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)中存在的各子载波之间需要同步、载波旁瓣较大等弊端的技术被选作长期演进(Long Term Evolution,LTE)和IMT-2020(5G)的空中接口物理层候选方法。针对未来5G应用于具有超大吞吐量和海量连接服务的机器通信场景,非正交多址(non-orthogonal multiple access,NOMA)被认为是解决上述问题的关键技术。光载无线通信(Radio-over-Fiber,Ro F)被视为第五代移动互联网的关键网络接入技术,其作为一种“透明”的技术方案能够实现可靠,易于实时维护管理的大容量低成本无线信号联合处理网络。因此,新型空中接口技术和Ro F都是5G通信的研究热点领域。5G-Ro F系统中的参数会对信号传输造成影响,进而会影响到5G系统的设计和应用。为了能够为新型空中接口物理层在5G-Ro F系统中的应用提供一些参考,本文研究了FBMC和NOMA在5G-Ro F光传输系统中的应用,建立了理论模型,分析了传输性能,最后研究了系统性能增强方法,具体研究工作及贡献包括:1.研究了Ro F传输系统的基本架构和调制器与光纤传输链路的特性,基于FBMC技术的基本原理设计并构建FBMC-Ro F光传输系统的验证平台。建立了基于FBMC的5G-Ro F系统理论模型,分析了光纤链路作为Ro F系统中无线信号传输的载体所具有的光学特性,以及光纤非线性效应对FBMC无线信号的传输可能产生的影响。研究结果指出光纤中的色散会对无线信号的传输产生影响的规律,同时分析了无线载波频率,传输速率变化对系统性能造成的影响。最后,深入研究了入纤光功率变化而引起的光场和光纤介质相互作用变化对系统性能的影响。2.研究了基于反馈的集中式预均衡机制和使用色散补偿光纤两种抵抗频率选择性衰减损耗的方案。在基于反馈的集中式预均衡机制中,训练序列经由信道到达接收端,接收端再将上述序列反馈至发送端,发送端利用这些序列对信道进行估计并对发送信号进行预均衡以抵抗频率选择性衰减损耗;在色散补偿光纤方案中,利用色散补偿光纤的负色散值特性,将其作为Ro F光纤传输链路的一部分以对单模光纤中的色散进行补偿。研究结果表明上述两种方案能够有效地补偿由光纤色散引起的频率选择性衰减损耗对信号高频部分造成的损伤。3.基于NOMA技术的基本原理设计并构建基于FBMC的NOMA-Ro F光传输系统验证平台。建立了基于NOMA的5G-Ro F系统理论模型,分析了功率域非正交多址接入中功率分配,调制格式和光纤传输距离对系统性能的影响,然后深入研究了信号调制器非线性效应和入纤光功率变化对系统性能的影响。研究结果指出对于不同的调制格式,存在着不同的最优功率分配值;通过合理地设置调制器参数和入纤光功率能够保证系统保持最优的性能。