随着通信技术的迅猛发展,用户对数据速率和服务质量提出越来越高的要求,这就对通信系统容量提出了更高的要求。基于OFDM和MIMO技术的通信系统能够利用有限的频谱资源提供可靠的宽带数据业务,成为当前无线通信研究的重点。对于MIMO-OFDM系统而言,准确、高效的同步,特别是载波同步,是提高系统性能的关键和难点。本论文的主要工作是针对OFDM和MIMO-OFDM系统中的载波同步理论和分集同步方法的研究。论文首先论述了移动信道的传播特性,回顾了OFDM、MIMO技术的基本原理。总结归纳了无线通信中使用的各种分集技术,分析了分集和同步相结合的优势。在此基础上总结了MIMO-OFDM的同步体系和结构,重点分析了在载波频率偏差(CFO)条件下OFDM无线传输系统的数学模型以及对系统性能的影响。基于已有的对SISO-OFDM和MIMO-OFDM的研究,载波同步方面的参考文献主要集中于如何在发送端设计前导序列和结构来区分不同天线。然而本文的研究目的是利用空间分集使载波频率同步获得比单天线下更好的性能,即获得分集增益,从而更准确地估计载波同步,我们称之为分集同步。论文第五章重点研究了多天线OFDM条件下估计CFO的分集同步方法,首先介绍了MIMO-OFDM的系统模型,设计了可行的粗同步和细同步仅使用一个OFDM符号的前导结构。从SISO系统的同步性能分析开始,逐步分析和给出SIMO, MISO, MIMO系统的载波频率同步方案。载波频率同步方案仿真结果表明,与单天线系统的载波同步性能相比,分集同步获得了多重分集效果,并增强了载波同步算法的鲁棒性。接收分集可以明显提高系统的载波同步性能,接收天线数量越多,分集增益越明显；发送分集可以进一步提高系统的载波同步性能,但是当发送天线数量超过两根时,分集增益几乎消失。高信噪比时,出现严重的地板效应。