随着无线通信业务和宽带数据业务的不断发展,有限的频谱资源变得越发紧张。因此追求尽可能高的频谱利用率以及增加通信系统容量已经成为并且在今后仍将是一个充满挑战的问题。无线信道下,提高数据传输速率和系统容量的一种有效方法是采用多发送多接收天线技术,充分利用空间资源,将多径转化为有利因素。采用空时编码的MIMO系统,可以在不牺牲带宽的情况下带来分集增益和编码增益。然而,要想在实际中应用空时编码技术,必须将频率选择性衰落信道转化为平坦衰落信道,正交频分复用(OFDM)就是这样一种技术。MIMO-OFDM技术有效地结合了MIMO和OFDM技术,由于其优异的性能越来越受到人们的关注。因此,本文从选题到研究内容具有一定的实践价值和理论意义。本文首先分析了无线衰落信道传播特性及信道分类,频率选择性信道下的OFDM技术和多径信道下的MIMO技术,深入研究了MIMO系统信道容量问题,分析了空时编码与OFDM结合的系统原理和性能;然后对SISO-OFDM系统的同步问题进行了重点研究,分别在AWGN和Rayleigh信道条件下,对ML等几种同步算法进行了仿真和对比,并在此基础上,详细分析了两种经典的MIMO-OFDM同步算法:Mody定时同步算法和Schenk&Zelst定时同步算法;最后,给出了基于FPGA的OFDM数字基带系统物理层设计,并对各模块进行了简要介绍。为了验证文中主要理论分析的正确性,本文相应部分都通过设计适当的MATLAB仿真实验,对比了仿真曲线与理论分析的异同。在OFDM数字基带系统设计中涉及的交织、星座映射、IFFT/FFT等模块,都采用VHDL编程并辅以调用IP核的方式实现。最后,通过QuartusⅡ8.1软件的波形仿真验证了设计的正确性。