当前,IEEE 802.11a、802.16e、3GPP LTE均已采用了OFDM和MIMO等关键技术。从目前研究看来,OFDM/OFDMA、MIMO等技术将成为4G(4th Generation)的主流技术。然而系统的时频同步与小区搜索的接入过程是任何OFDM蜂窝系统必须解决的首要问题。本文的研究主要集中在多时延、多频偏的分布式MIMO-OFDM系统定时与载波同步和LTE系统小区初始搜索两个热点课题上。在分布式MIMO-OFDM系统时频同步的研究中,为克服现有算法在多径衰落信道下定时性能恶化的缺点,提出了两种基于不等周期反向共轭对称的定时同步改进算法,仿真表明两种改进算法都具有良好的抗多径性能;同时,提出了一种适合多频偏估计的算法,仿真表明其具有良好的估计性能。在LTE小区搜索的研究中,为了克服传统ML算法相关峰不明显、现有Zadoff-Chu序列全相关算法对频偏敏感等问题,提出了一种适合LTE系统突发传输的ZC部分相关联合MIMO最大比值合并的定时同步改进算法,并进行了性能仿真比较表明其定时有效性;另外推导了LTE主同步信号(Primary-SCH)在频域的一种自反特性,提出了一种新的整数倍频偏估计方法,该方法具有良好的抗多径性能,并且实现简单;最后论文结合实际的物理层传输控制机制,设计了一套完整的LTE系统小区初始搜索方案。