近年来,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术因其具有实现复杂度低、抗多径干扰能力强等优点被广泛运用于现代无线通信系统中。然而,传统的OFDM系统存在着许多不足:如传统的OFDM系统采用矩形滤波器,导致其带外频谱泄露严重;循环前缀(Cyclic Prefix,CP)的引入牺牲了系统的频谱利用率等。为解决OFDM技术的缺陷,滤波器组多载波(Filter Bank Multicarrer,FBMC)非正交调制技术应运而生。基于交错正交幅度调制的滤波器组多载波(Filter Bank Multicarrier with Offset Quadrature Amplitude Modulation,FBMC-OQAM)技术是FBMC调制技术的一种。因FBMC-OQAM系统具有带外频谱泄露低、频谱利用率高等优点,故其受到了众多学者的研究。目前,FBMC-OQAM系统仍然具有很多值得研究的关键技术,其中时频同步就是其中非常重要的一项。本文致力于在FBMC-OQAM系统上研究基于数据辅助的时频同步算法。该类算法因复杂度低、实时性强、硬件实现简单和容易验证等优点被广泛应用于实时性要求高的无线通信场景中。本文在整合了MLS、TR1和TR2三种经典的基于数据辅助的时频同步算法的优点后,设计出一种更优的算法,同时设计出了时频同步的导频结构。仿真结果显示,本文设计的时频同步算法性能更佳。在进行仿真之后,本文利用美国国家仪器有限公司(Native Instruments,NI)生产的通用软件无线电外设(Universal Software Radio Peripheral,USRP)与实验室虚拟仪器工作平台相结合的研发体系在NI USRP-2943R平台上实现了FBMC-OQAM实时系统中的时频同步模块。根据实时系统运行的情况来看,可确定本文设计的时频同步算法性能优良,并且保障了FBMC-OQAM实时系统正常且稳定的通信。