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随着无线移动通信的蓬勃发展,人们对于信息传递的要求也越来越高,伴随着第三代移动通信技术的应用,全球正在向移动信息时代迅速迈进。但是有限的频谱资源成为制约移动通信发展的瓶颈,因此在保证可靠传输的前提下,如何提高频谱效率和系统信道容量已经成为当今无线移动通信领域研究的重点课题。应运而生的MIMO-OFDM技术,为未来宽带无线移动通信系统的高速数据传输奠定了基础,成为未来发展解决频带资源紧张和频谱利用率低的有效物理层技术。但是MIMO与OFDM技术的结合,也带来很多亟待解决的问题。确知的信道状态信息和理想的符号定时同步及频率偏移是MIMO-OFDM系统能正常工作的前提。本文旨在研究MIMO-OFDM系统的同步及信道估计关键技术。通过对国内外系统同步及信道估计技术研究现状的深入分析,得出适用于与空时编码技术相结合的STBC-OFDM系统的同步及信道估计技术,对系统整体性能进行分析。本文的主要研究内容包括：1. MIMO-OFDM系统的实现及非理想系统同步对系统性能的影响。首先分析了MIMO系统、OFDM系统以及MIMO-OFDM系统原理及实现手段,同时对应用空时编码技术实现的STBC-OFDM技术进行了研究。详细分析了定时误差及载波频率误差对系统性能的影响。2.用于MIMO-OFDM系统的基于循环前缀、训练序列同步算法的研究。详细分析了基于循环前缀的ML算法,通过仿真分析得出：该算法在瑞利衰落信道中性能不是很好。对基于正交训练序列的Mody&Stuber算法原理及性能进行研究,该算法在信噪比SNR较低的信道环境中,定时同步准确性较低。在此基础上提出改进的基于Zadoff-Chu训练序列的同步算法,经过理论分析及仿真得出,该算法在Rayleigh信道中性能很好。3.对MIMO-OFDM系统信道估计技术的研究。基于训练序列的LS算法及MMSE算法原理进行了理论分析及比较,通过仿真得出：在多普勒频移不是很大的情况下,MMSE算法比LS算法性能优越,但是MMSE算法受多普勒频移影响较大,适用于信道环境稳定移动性较小的系统。4.最后在应用改进的系统同步算法及MMSE算法的STBC-OFDM系统中进行整体性能的仿真。通过仿真,这两种算法在该系统中体现出良好的性能,在移动速度较低时,多用户及多天线性能都能够得以保证。