OFDM(正交频分复用)是一种多载波调制技术。它最大的优点是对抗频率选择性衰落，同时又提高了频谱利用率。它不仅可以增加系统容量，更重要的是它能更好地满足多媒体通信要求，所以OFDM技术已经广泛的应用在数字音频广播、数字电视以及无线局域网当中，并将成为4G的关键技术之一。然而，OFDM一个缺点就是对同步错误非常敏感，特别是对于频率偏差。当存在同步误差时，子载波之间的正交性遭到破坏，从而引起严重的载波间干扰，使解调性能大大下降。因而性能良好的同步方法对于OFDM系统是非常重要的。和其他OFDM系统一样，IEEE802.16d系统物理层同步方式基本上分为4种：帧同步、符号定时同步、载波频偏同步和样值同步。此外，由于无线信道的多径性和时变性也会导致子载波间干扰，所以必须同时对接收信号进行信道估计。本文针对这4种同步方式，详细研究了一些前人的同步算法，在对这些算法分析比较的基础上进行适当改进，使其符合IEEE802.16d协议的规定。通过具体分析IEEE802.16d协议，提出了一种新的频偏估计方法和一种新的定时恢复算法。利用仿真工具MATLAB搭建IEEE802.16d WMAN系统物理层仿真平台，通过仿真验证了算法的性能，仿真结果表明，即使在低信噪比的信道条件下，本文提出的同步改进算法具有比较好的同步性能此外，本文也研究了IEEES02.16d的OFDM通信系统的信道估计问题，比较了基于梳状导频分布方案的最小平方(LS)算法、线性最小均方误差(LMMSE)算法和基于块状导频分布方案的线形最小均方误差(LMMSE)算法，通过仿真说明IEEE802.16d系统更适合使用块状导频结构。