作为能有效提高无线通信频谱利用率和系统容量的重要技术手段，多入多出(MIMO)技术特别是采用分布式天线的分布式MIMO技术，近年来得到了人们的广泛关注。正交频分复用(OFDM)技术能够有效的对抗无线信道的频率选择性衰落，成为无线通信领域的另一个研究热点。因此，MIMO技术与OFDM技术的结合将是新一代无线通信发展的趋势和潮流。与单天线系统中类似，由于振荡器的不稳定性以及发射机与接收机之间的相对运动，MIMO系统中不可避免的会存在载波频偏(CFO)，而频偏的存在会严重降低系统的信号检测性能。特别是在MIMO-OFDM系统中，频偏的存在会使子载波间的正交性遭到破坏，产生载波间干扰(ICI)，因而其性能对频偏非常敏感。由此可见，在检测之前对频偏进行准确的估计和有效的补偿是非常重要的，这便是频率同步所要完成的任务。由于分布式MIMO系统中可能存在多个频偏，使得其频偏估计和补偿问题变得更为复杂。本文研究MIMO中的频率同步问题，具体研究内容包括空间相关MIMO信道下的最大似然(ML)频偏估计、分布式MIMO中的频偏估计以及分布式空间复用MIMO-OFDM中的频偏补偿三个方面。首先，在考虑MIMO信道各收发支路之间的空间相关性的情况下，提出了一种基于平均似然函数的数据辅助(DA)最大似然频偏估计器，它能够利用MIMO信道提供的空间分集以及信道空间相关性这一统计信息。同时推导了空间相关MIMO信道下的频偏估计问题的克拉美-罗界(CRB)。接下来，考虑各发射天线与接收机之间的时延和频偏均可能不同这一普遍情况，给出了分布式MIMO系统中频偏估计问题的一般系统模型。并通过适当选择训练序列，提出了一种基于最大似然的次优频偏估计器，它能对各个发射天线的频偏分别进行估计并能利用空间分集。最后，研究了分布式空间复用MIMO-OFDM系统中的频偏补偿问题。首先在考虑大尺度衰落和多径瑞利衰落的条件下，推导出了使平均信干噪比(SINR)最大的最优初始频偏校正值；然后利用迫零(ZF)检测的固有特性，提出了一种适用于低时延扩展多径信道的无需矩阵求逆运算的频偏补偿方法，它能在迫零检测之后对每个空间复用子流分别进行频偏补偿；最后针对两者各自的不足，将其结合起来，提出了一种采用两次频偏校正的信号检测方法。本文的研究内容丰富了现有的传统MIMO中的频率同步技术研究，并对分布式MIMO中的频率同步技术进行了探索性的研究，所得到的研究成果具有一定的理论价值和应用价值。