移动通信技术始终向着提供更高数据传输速率、更好传输质量的方向发展。正交频分复用(OFDM)技术可以很好地克服无线信道的频率选择性衰落,具有高效的频谱利用率和良好的抗窄带干扰能力,受到人们的广泛关注。多入多出(MIMO)技术能够显著增加信道容量,提高频谱利用率,也成为当今无线通信研究领域的热点之一。MIMO与OFDM的结合——MIMO-OFDM技术已经成为下一代移动通信系统中的核心技术。同步是通信系统首先需要解决的问题,同步的好坏直接影响整个系统的性能。OFDM系统对同步误差非常敏感,很小的频率偏移都将导致系统性能的急剧恶化。准确的时间同步和精确的频率同步是OFDM系统正常工作的前提。同时,MIMO系统,特别是分布式MIMO系统中的同步误差会带来严重的天线间干扰。因此,同步技术成为分布式MIMO-OFDM系统中的关键技术。论文针对OFDM系统、分布式MIMO系统和分布式MIMO-OFDM系统中的同步技术进行了研究,主要包括以下内容:分析了同步误差对OFDM系统及MIMO-OFDM系统性能的影响;针对基于互相关的时间同步方法,比较了几种时间同步检测门限的设置方法,分析表明,其中利用接收序列能量的方法不仅能够适应信道衰落的变化,而且可以工作在信噪比大范围变化的环境中。基于对恒模零自相关序列的研究,本文提出两种特殊环境下的OFDM同步方法:一种是存在窄带干扰时的OFDM时间同步方法,该方法在频域同时完成干扰的检测、消除和时间同步估计;另一种是存在大频偏时的时间、频率同步方法,该方法通过特殊的训练序列设计,在不改变互相关时间同步检测方式的前提下,仍能取得互相关尖锐的相关峰,同时互相关的检测方式也保证了对大范围频偏的估计性能。考虑分布式MIMO系统中存在多时延、多频偏的情况,建立了多参数最大似然(ML)联合估计的模型;并且针对直接计算ML估计复杂度高的问题,提出一种基于空间交替期望最大化算法的迭代计算方法;同时推导得出了多参数联合估计的克拉美-罗限(CRB);仿真表明所提算法的性能能够达到CRB。针对分布式MIMO-OFDM系统中存在多个时延偏差的情况,提出两种利用频域导频的定时跟踪方法:一种是低复杂度的基于异步相干的方法;另一种是考虑信道衰落影响的ML估计方法,该方法在取得良好定时跟踪性能的同时,也能完成对信道衰落参数的估计。本文丰富了对传统OFDM系统同步技术的研究,并对分布式MIMO和分布式MIMO-OFDM系统的同步技术进行了探索性的研究,所得到的研究成果具有一定的理论价值和应用价值。