OFDMA已经成为未来宽带无线移动通信系统中最具竞争力的空中接口技术。由于OFDMA系统对载波频率偏差很敏感,因此载波频率同步是影响OFDMA性能的关键问题。本论文围绕这一问题,分别对OFDMA下行链路、OFDMA上行链路、以及OFDMA测距中的频率同步算法进行了深入的探讨和研究。本文首先分析了载波频率偏差、采样时钟频率偏差等多种偏差对OFDM系统的影响,并给出了多种偏差存在时,准确的OFDM信号模型。为算法的研究和性能分析提供了理论依据和指导。根据多种偏差同时存在时的OFDM信号模型,本文研究了OFDMA下行链路中的频偏估计问题。提出了一种采用对称导频组实现载波频偏和采样时钟频偏联合估计的改进方法。由于充分考虑了多径信道以及子载波个数的影响,提出的方法提高了MSE性能,并且对时间弥散信道具有较好的鲁棒性。针对采用交织子载波分配方法的OFDMA上行链路系统,本文研究了交织OFDMA上行链路的频率同步问题。提出了一种基于子空间的两阶段频偏搜索方法,该方法在降低了运算复杂度的同时,还能估计出接入的用户个数以及每个用户占用的子信道,因此适用于随机分配子信道的情况;同时还提出了一种采用自适应波束形成器的基站频偏补偿方法。仿真结果表明采用MMSE方法的自适应波束形成器对用户个数以及载波频偏具有较好的鲁棒性。最后,本文研究了OFDMA上行链路系统中,初始测距及周期测距的频偏估计问题。分析了测距时隙内接入用户个数的概率,进而提出了两种适用于初始测距和周期测距过程的多用户频偏估计方法,并给出了多用户情况下CFO估计的理论结果。两种方法分别利用参考测距信号与接收信号时域相关和频域相关的相位信息估计期望测距用户的频偏。理论分析及仿真实验表明频域相关的方法更适合于在一个测距时隙内存在多个测距用户的情况,并且不易受定时偏差估计误差的影响。