近年来,第三代(3G)移动通信系统已逐步投入商用,第四代(B3G/4G)移动通信技术的研究和开发正在全球范围展开。在中国,第四代移动通信FuTURE计划已被正式列入国家“十五”863研究计划。根据国家FuTURE计划拟订的关于新一代蜂窝移动通信系统的研究目标,东南大学移动通信实验室B3G课题组提出了支持多天线的广义多载波(MIMO-GMC)无线传输技术。本论文根据FuTURE计划二期课题的研究目标,在MIMO-GMC系统总体框架下研究定时同步技术及硬件实现。 首先基于信号参数估值理论,研究最大似然定时估计的原理,详细介绍和讨论了定时估计的理论推导和定时恢复的实现方案,并对其进行了性能分析。接着介绍了MIMO-GMC系统空中接口规范和定时同步算法,侧重于上行定时同步中的同步捕获算法和跟踪算法。 在理论研究和算法学习的基础上,使用C语言搭建了同步捕获和跟踪仿真平台,对MIMO-GMC系统中上行定时同步捕获和跟踪的主要算法进行浮点和定点仿真。通过仿真比较各种算法的优劣,为硬件实现方案的确定提供了性能和参数依据。在仿真过程中对所用的信道模型产生方法进行改进,在不影响仿真性能的基础上大大加快了仿真速度。 根据上行定时同步浮点和定点仿真结果,给出了易于硬件实现的方案和参数,在FDD试验系统总体架构下进行上行定时同步的逻辑设计。通过不断的修改、优化和论证,最终确定了满足硬件接口时序和功能需求、结构清晰、资源占用少的硬件实现方案。硬件实现中根据各模块的不同需求,采用多路复用技术和流水线技术等达到面积和速度的平衡和优化,有效地利用了硬件资源。在ISE集成开发环境下,使用Verilog语言对设计方案进行FPGA实现。实现结果表明：上行定时同步电路满足功能和时序要求,资源占用也达到了预期的设计目标。最后,在MIMO-GMC系统试验板的Xilinx Virtex-II Pro 100芯片上,对上行定时同步实现结果进行在线调试,通过了板级测试,论证了设计的正确性。