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无线通信的宽带化对通信技术提出了更高的要求。正交频分复用技术(OFDM)是一种多载波调制技术，它将高速数据流转化为并行低速数据流调制到每一个频域上近乎平坦的正交子信道上进行传输，具有频谱效率高、有效抗多径的优点。多天线技术(MIMO)则可以有效提高系统的信道容量。MIMO与OFDM技术相结合可以更充分的利用有限的频谱资源，因此已成为下一代移动通信系统的核心技术。
作为一种多载波调制技术，OFDM比单载波技术对同步偏差更为敏感。当系统中存在载波频偏时，子载波之间的正交性将遭到破坏，导致子载波间干扰(ICI)；当系统定时位置发生偏移则将导致相位旋转和符号间干扰(ISI)，这都会降低系统的性能。所以同步技术对OFDM系统来说至关重要。现有的同步算法大都基于高斯白噪声信道进行算法设计，但在复杂多径信道下，尤其是在第一径并不是最强径时，这些同步算法可能会导致较严重的定时错误，本文主要针对复杂多径衰落信道的环境对同步算法进行深入的研究。
论文首先论述了OFDM和MIMO-OFDM系统的基本原理，并重点关注同步技术，分析了同步误差对系统性能的影响，介绍了常用的同步算法。
然后，论文针对单输入单输出OFDM系统(SISO-OFDM)，分析了传统同步算法在复杂多径信道下导致系统性能下降的原因，并基于“滑动加和”的思想，提出一种改进的同步算法，利用多径能量的和值，确定循环前缀中无ISI的部分，并将平台中点作为定时同步起始位置。仿真结果表明改进算法比传统同步算法能够获得更好的性能，同时还能够提供相当可靠的载波频偏估计。
最后，论文基于IMT-Advanced TDD系统，对MIMO-OFDM系统中的同步算法进行了研究。在分析已有同步算法不足的基础之上，提出了一种可适用于复杂多径衰落信道的MIMO-OFDM系统同步算法。算法的基本思想还是利用“滑动加和”的方法，确定每根接收天线上的定时同步起始位置，并按照最大数分集算法合并所有接收天线得出的同步位置，从而确定整个系统的定时同步起始位置。仿真结果表明，在复杂多径衰落信道下，改进算法比已有算法定时位置更准确，能够得到更好的系统性能。同时，也能提供相当可靠的频偏估计。