正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术是一种基于多载波的调制技术,能够有效地对抗多径衰落干扰并提高系统的频谱利用率。但是定时偏差和频率偏差会破坏子载波间的正交性,对OFDM系统造成严重影响。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术能够极大地提高通信系统的容量、提升信息传输速率和可靠性,但是由于使用了多天线,不同天线间的时延和频偏会相互影响,使得同步更加复杂。因此对MIMO-OFDM系统同步技术的研究有着重要的意义。本文对MIMO-OFDM系统的同步算法做了研究。论文首先介绍了课题的研究背景与意义,并对传统OFDM系统和MIMO-OFDM系统同步算法的国内外研究现状进行了归纳总结。接着介绍了MIMO-OFDM系统基本原理和系统模型,在此基础上介绍了定时和载波同步误差以及它们对MIMO-OFDM系统的影响。其次,本文在搭建的仿真链路的基础上,对MIMO-OFDM系统中的定时同步、频偏估计和频偏补偿算法进行了研究与仿真,通过定时同步正确率、频偏估计均方误差(Mean-Square Error,MSE)以及补偿后的数据误码率等对算法性能进行分析比较。同时根据不同算法的复杂度和性能,分析算法实现的可行性,最终确定了用于MIMO-OFDM系统硬件实现的时频同步算法和频偏补偿算法。最后,本文对MIMO-OFDM系统同步算法进行硬件设计与FPGA实现。论文先基于选定的算法介绍了系统帧结构、算法的实现流程以及实现的整体架构。接着论述了帧同步、频偏估计和频偏补偿三个模块的接口、内部设计架构和关键信号的时序。其次通过Matlab和Modelsim联合仿真对输出结果进行误差对比和功能验证。接着对系统的时序功能进行验证,最后分析了硬件资源的消耗情况。本设计通过流水线操作、跨时钟域数据处理等思想获得了较好的时序,降低了系统资源消耗。