无线自组织网络不同于蜂窝移动通信系统,其不依赖于中心基站,可直接在双方终端间自组织地建立网络进行通信,满足了无线便携设备之间的通信需求,在一些特殊的领域(如灾难救援、战场通信等)可以发挥重要的作用。提升无线自组织网络的数据传输速度是高速无线自组织网络的主要研究内容之一。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术是高速无线自组织网络的优选实现技术,而同步模块是OFDM系统中的一个关键构成部分,同步模块的性能直接决定了系统的通信性能。相比于蜂窝移动通信系统,无线自组织网络节点具有功耗小、数据处理能力弱、工作环境较复杂和通信节点相对位置改变随机性大等特点,因而高效快速的同步对提高高速无线自组织网络通信质量非常重要。本文主要研究高速无线自组织网络中的快速同步问题。同步估计算法主要研究了非数据辅助类算法中的基于循环前缀的最大似然估计算法、最小均方误差估计算法和最大相关估计算法。研究比较了不同算法在高速无线自组织网络同步应用中的优缺点,并且根据高速无线自组织网络的要求,对非数据辅助类算法中的最小均方误差估计算法进行简化,以减少估计的计算量。为了达到快速同步的目的,本文还提出一种新的OFDM数据帧结构,应用这种数据帧结构使得OFDM同步算法的同步速度加快,运算量减少。通过基于MATLAB/Simulink软件的仿真验证平台,对本文提出的快速同步方法进行仿真,仿真结果表明,与传统OFDM同步估计方法相比较,所提出的方法在低SNR信道情况下通信质量没有明显下降,而同步速度却大大提高。本文完成了同步模块的硬件设计,并进行了软硬件联合仿真,仿真结果表明在数据帧长为160个样本时,所提出的同步估计比传统OFDM同步估计速度要快了112个样本周期,而其使用的FPGA资源更少,总功耗降低0.026W。在不降低通信质量的前提下,达到了应用更少的硬件资源和更低的功耗,同时获得了更高同步速度,满足了高速无线自组织网络对于快速同步和硬件节能便携的要求。