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第四代移动通信系统已经比较成熟,所使用的调制技术的潜力基本被挖掘殆尽,现有方案已经很难应对大规模机器通信、物联网、车联网、智慧城市等新业务带来的新挑战。为了满足未来移动互联时代爆炸性的数据传输需求,许多第5代移动通信(5th Generation mobile communication,5G)多载波备选方案被陆续提出。与其他基于对称结构的多载波调制方案相比,双正交频分多址(Biorthogonal Frequency Division Multiple Access,BFDMA)独特的双正交特性使得综合端可以弥补分析端由于通道滤波器频谱特性不理想带来的信号失真,从而使信号的重建精度更高。本文主要围绕BFDMA的系统设计及其稀疏化改进方案做了以下工作:1.原型滤波器是影响BFDMA系统性能的重要因素,本文以根升余弦(Root Raised Cosine,RRC)法设计了BFDMA系统的原型滤波器;并以系统误码率(Bit Error Rate,BER)和可达比特率(Available Bit Rate,ABR)性能为评价指标,对所设计的具有不同滚降因子的原型滤波器进行优选。最终选定滚降因子为0.2的RRC滤波器作为BFDMA系统的原型滤波器。2.为了客观公正地评估BFDMA的系统性能,本文以正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multipling,OFDM)和滤波多音调制(Filtered Multi-tone,FMT)为比较对象,从系统误码率、可达比特率、带外泄漏、抗频率偏移四个方面对比了三种系统的性能表现。仿真结果表明:BFDMA是一种综合性能优良的滤波器组多载波方案。3.针对BFDMA滤波过程运算量大的问题,本文提出了其改进方案即Sparse-BFDMA,其核心思想是:通过将原型滤波器稀疏化来降低滤波过程的运算量。不同稀疏度的Sparse-BFDMA和BFDMA的仿真对比表明:与BFDMA相比,Sparse-BFDMA可以通过调整稀疏度,实现系统性能与运算量的灵活配置。另外,为了提高原稀疏化算法的针对性,本文提出了一种改进算法,添加了一个预优化阶段,通过考察各滤波器系数对整体频率响应的影响能力,减少待优化的滤波器系数,从而提高算法的针对性。仿真结果表明:在相同误差容限下,改进算法设计的滤波器其稀疏度比原算法提高了3.3%。