多入多出正交频分复用(Multiple Input Multiple Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing, MIMO-OFDM)是当今无线通信领域的热点课题,该技术能够提高传输速率和有效对抗多径干扰,在WLAN (Wireless Local Area Networks,无线局域网络)和4G(第四代移动通信)网络中得到了广泛应用。本文首先对MIMO-OFDM系统的同步问题进行了研究,在总结了前人研究的基础上,提出了一种改进的基于CAZAC (Constant Amplitude Zero Auto Correlation,恒包络零自相关)序列的同步序列结构,并给出了相应的时间同步算法。利用改进的算法可以使得时间同步不需要分成两步进行,更直接地得到定时同步点,并且在时间同步的同时,能够完成对整数倍频偏的估计,从而大大减少了同步的复杂度。仿真结果表明,改进后的时间同步算法有着良好的性能。其次,本文基于IEEE 802.11n协议,设计了一个完整的MIMO-OFDM基带数据传输系统,给出具体的模块划分、系统参数和前导序列结构,并在FPGA平台上实现。该基带系统采用模块化的设计思路：其中发射机主要包括信道编码、调制和映射、空时编码、OFDM调制等部分,接收机主要包括时频同步、信道估计、MIMO译码、OFDM解调等关键部分。本文详细介绍了每个模块的原理和实现结构,并对实现的各个模块进行了仿真,仿真证明了设计的正确性。同时,本文在基带系统的实现过程中,根据已有的符号同步算法占用资源多、计算复杂的问题,采用对接收信号进行量化的方法,将复杂的复数相关运算变化成简单的映射,从而降低运算复杂度。仿真结果表明,“量化法”能够在保证符号同步性能的前提下,提高符号同步效率、减少资源损耗。本文最后在Virtex-6 ML605评估板上运行了实现的基带系统,并通过片上逻辑分析工具ChipScope抓取内部模块的信号进行观察与分析,证明系统能正确、可靠的运行。