正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）作为一种多载波技术,具有频谱利用率高、抗干扰能力强、系统结构简单等优点,在无线通信领域中有着广泛应用,但在OFDM系统中存在着峰均功率比（Peak to Average Power Ratio,PAPR）过高以及对定时偏移敏感的问题。互补序列有着良好的相关特性,将其应用于OFDM系统中,不仅能降低系统中的PAPR,实现精准同步,而且不会使传输信号发生失真。然而目前该序列的设计方法较少,长度受限。为此,本文对互补序列进行设计,并对该序列在OFDM系统PAPR抑制技术和同步技术中的应用进行研究,主要工作如下:（1）提出两种新型16QAM互补序列的设计方法:基于二元Golay互补序列,利用新型映射关系和级联可构造出新型Golay互补序列;基于完备序列和Hadamard正交矩阵能够得到新的周期互补序列。新提出的两种设计方法可使二元序列通过新型映射关系生成十六元序列,并且能够根据级联次数以及Hadamard正交矩阵参数的不同,灵活得到多种不同的互补序列。通过理论分析表明,新设计的两组互补序列均具有良好的相关特性。（2）针对OFDM系统中PAPR过高的问题,将新设计的互补序列应用于该系统中,证明了若利用相关性良好的互补序列降低OFDM系统的PAPR,则该系统的PAPR值仅与互补序列中子序列的个数有关,而与序列长度无关。对比分析随机OFDM信号和经编码处理后的OFDM信号,仿真结果表明两组新设计的互补序列均能够有效降低系统中的PAPR。（3）由于OFDM系统对定时偏移较为敏感,提出两种基于互补序列和CAZAC序列的同步改进算法。算法1对训练序列进行改进,利用两组序列对同步算法中的训练序列结构重新进行设计;算法2对滑动窗口进行改进,利用两组滑动窗口对不同的训练序列分别进行相关运算。新提出的两种改进算法均采用共轭对称结构,因此能够降低同步算法中的运算复杂度。同时仿真实验表明,与经典同步算法相比,两种改进算法在低信噪比的情况下仍可实现精准同步,能够有效减少副峰对主峰的干扰,均方根误差小。本文设计的两组新型互补序列能够有效降低OFDM系统的PAPR,基于互补序列提出的两种改进同步算法可以实现系统的精准同步。