随着新一代移动通信技术的发展,人们对高质量的流媒体数据的需求越来越高,这就要求系统具有更高的数据传输速率、更高的频谱利用率和更低的延迟。MIMO-OFDM技术是现行第四代通信系统的主流技术,也将会被应用到第五代通信技术里面,所以一直是通信领域的研究热点。OFDM能够充分利用频谱资源、进行高速率的数据传输,并且能有效的对抗频率选择性衰落;MIMO则能够充分利用空间资源,并且能提供更高的系统容量和频谱效率。然而,采用多载波调制技术的OFDM系统对于符号的定时偏差和频率偏移非常敏感,由此造成的符号间干扰与子载波间干扰会严重影响系统性能。而MIMO系统由于采用了多天线技术,天线之间的时延和频偏被引入到了系统。相比于SISO系统,MIMO系统的同步更加复杂。所以对于MIMO-OFDM系统的同步技术的研究有着非常重要的意义。本文首先简要介绍了MIMO-OFDM技术的概况,说明了研究的背景及意义,并分析了目前国内外在相关领域的研究现状。接下来,介绍了MIMO-OFDM系统的原理,研究并分析了定时误差和频率偏移对系统性能的影响。其次,研究了经典OFDM系统的非数据辅助的同步算法和基于数据辅助的同步算法,前者主要是基于循环前缀的同步算法,后者则主要包括了S&C算法,Minn算法,Park算法。再次,结合MIMO技术,仿真、比较并分析了MIMO-OFDM系统的同步算法,包括Mody算法、Schenk算法、Zhou En算法和WY算法。仿真结果表明,在本文的场景中,WY算法的综合性能最佳。最后,本文基于FPGA硬件验证平台,给出了硬件设计方案,使用Verilog HDL语言,给出了针对WY算法的硬件实现方案,并在XC7K325T的硬件开发板上完成了关键核心算法逻辑实现,并在Modelsim上进行了验证,其结果表明了设计方案的正确性。