随着通信技术的飞速发展,5G时代已经到来,对于通信系统的要求也随之越来越高。更高的传输速率,超大规模的用户容量,超低的通信时延,更好的用户体验,以及更高的频谱利用率等等特点。本文主要针对提高频谱效率,以及大规模用户通信两个场景进行讨论。对于提高频谱效率,正交频分复用(OFDM)技术作为一种重要的多载波技术,不仅在4G系统中得到了广泛使用,而且作为5G系统的重要候选波形之一仍然被众多研究人员所推崇。但是与前几代移动通信系统相比,5G系统设计时不仅要考虑移动宽带业务,同时也会考虑未来对于海量机器连接以及高可靠低时延业务的支持。OFDM存在一些固有的缺点:比如对于频率同步误差,时间非同步,多普勒扩展等都比较敏感,所以如果对于未来更加多样化的业务,更高的频谱效率以及海量连接,如果继续仅仅使用OFDM 一种波形技术是不够的。因此本文主要针对于几种新型的OFDM变形技术进行相关的研究比较与理论分析。同时基于LTE链路级平台,分别在不同调制方式,用户干扰、时延、多径、峰值平均功率比/立方度量、误差矢量幅度等几个方面进行相关的仿真验证。展示了在不同情境下,不同波形的优缺点。此外,为了解决大规模用户通信可能产生的拥堵问题,基于竞争的随机接入机制便成为物理层对于未来5G中的一个研究热点。在这种通信模式下,同时多用户传输碰撞会导致信令的扰乱,进而使接收端无法正常的做接收信号的检测。本文针对上述情景设计了一种新型结构的前导序列。可以通过这种具有特定结构的前导序列来检测碰撞用户,同时在碰撞检测的过程中也可以估计信道。本文对提出的前导序列方案在衰落信道,多径信道以及异步等场景进行了理论分析与仿真验证。仿真结果证实了本文提出方案的准确性与鲁棒性。