随着第三代移动通信逐渐进入商用，有关第四代移动通信的研究已经如火如荼。OFDM技术能够有效地对抗频率选择性衰落和高效利用频谱资源，MIMO技术能够充分利用多径传播成倍地提高系统容量，将这两种技术结合起来形成MIMO-OFDM技术，用于下一代移动通信，可以满足第四代移动通信的要求。而OFDM系统对同步要求很高，很小的频率偏差和定时偏移都会导致系统接收端性能急剧下降，引入多天线技术后，MIMO-OFDM系统的同步将变得更加复杂和重要。本文对MIMO-OFDM系统的同步问题进行了较为深入和全面的研究，主要工作内容如下：　　 首先简单概述移动通信发展历史和MIMO-OFDM同步技术研究现状，介绍OFDM技术原理、MIMO技术原理以及MIMO-OFDM系统模型，并通过MIMO-OFDM系统模型指出了MIMO-OFDM系统存在的同步问题，分析MIMO-OFDM系统同步误差模型。　　 其次针对已有同步误差分析考虑因素不全，不符合实际连续数据传输系统等缺点，给出了一种研究定时偏差和频率偏差对MIMO-0FDM系统性能联合影响的分析方法，讨论有ISI和无ISI，有ICI和无ICI，以及AWGN信道和多径衰落信道各种因素下系统解调信号表达式，得到同步误差对系统性能的联合影响结论，同时对解调信号中有用信号和同步误差引起的干扰信号期望值之比仿真，结果表明分析方法的可行性和正确性。　　 然后针对传统算法中利用循环前缀作重复相关会出现定时模糊以及信道环境较差时同步性能下降等缺点，提出了一种改进的基于对称重复训练序列的MIMO-OFDM同步算法。帧同步利用同步序列作对称相关，根据对称序列相关峰值唯一性特点确定帧定时点，帧同步性能大大提高，从而提高小数频偏估计精度，整数频偏估计通过检测第二个同步序列奇载波能量最小值完成，估计范围可以达到一个OFDM符号宽度。仿真结果表明，改进算法在信道环境较差时也可以满足系统同步要求。