3GPP长期演进LTE引入了MIMO和OFDM等一些关键技术，系统的传输性能得到了极大的提升。从现在的研究来看，MIMO和OFDM也将是4G的主流技术。正交频分复用(OFDM)通过将高速数据流拆分成多路并行低速数据流以有效抑制频率选择性衰落信道对数据传输的不利影响。虽然OFDM系统对于单载波系统有很多优点，但是其对定时偏移和载波频率偏移十分敏感。定时偏移会减小循环前缀(CP)的有效长度，引入符号间干扰(ISI);载波频率偏移会破坏子载波间的正交性，导致子载波间干扰(ICI)，因而在接收端需要同时考虑对定时偏移和载波频率偏移进行估计并加以补偿。本文的主要工作分析比较当前现有的MIMO-OFDM系统同步算法，结合LTE标准，筛选出完全符合LTE标准流程的MIMO-OFDM系统的同步技术方案。　　 论文首先介绍MIMO-OFDM系统模型，总结同步技术国内外研究现状，分析了定时误差和频域偏移对OFDM系统所造成的影响，并详细推导了同步误差估计的理论界。然后，分析比较集中式MIMO-OFDM系统模型下两种经典同步算法，基于正交可调训练序列的同步算法和基于CAZAC序列的同步算法。在此基础上，论文提出了基于差分相位的频偏同步算法，仿真分析结果表明基于差分相位的频偏同步算法性能较好，并且对导频序列特性没有要求，算法原理简单易于工程实践。其次，分别对分布式的MIMO-OFDM系统的一些经典定时同步算法以及频域同步算法以及改进算法进行了详细分析研究。针对时频域结合的定时算法只适合互时延ITD比较小的情况，多径衰落条件下UPSP算法的峰值模糊、以及CAZAC算法难以区分各发射天线不同时延的问题，论文提出了基于不等周期反向共轭对称的训练序列的改进定时算法，克服了这几种定时算法的不足。　　 论文分析表明，在TD-LTE架构下，基于循环前缀的最大似然算法可以较好地实现定时同步和估计小数倍频偏，基于PSS的频域自相关能量算法和基于PSS序列自反特性的自相关算法可以获得的进行整数倍频偏估计。上述算法共同为TD-LTE系统下MIMO-OFDM同步提供了可行的技术解决方案。