多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)技术在未来无线通信中具有广泛的应用前景。目前,从国际国内对MIMO技术的研究趋势可以发现,未来无线通信的一个显著特点是:采用发射天线分布、或发射天线和接收天线均分布的分布式MIMO系统。分布式MIMO能提供更高的系统容量,但也对时间频率同步提出了更高的要求。就目前研究情况而言,对分布式MIMO系统时间频率同步技术的研究还比较少。本论文重点研究了发射天线与接收天线均分布的分布式MIMO系统频率同步技术,在这方面做出一些新的理论研究工作,并提出新的频率同步算法。首先,本文介绍了多入多出无线通信的研究背景和基本概念,并指出其研究的必要性和必然性。然后,详细阐述了在多入多出无线通信领域正受到关注的分布式MIMO系统并阐述了亟待解决的多频偏估计和补偿问题,指出了本文的研究方向。其次,本文回顾了经典的单天线频偏估计算法和集中式MIMO系统频偏估计算法,并且分析了经典的基于相关的分布式MIMO系统频偏估计算法。针对已有的频偏估计算法在分布式MIMO频率同步中直接应用存在的以下问题:忽略了天线间干扰对多频偏估计的影响,导致频偏估计均方误差随信噪比增加远离CRLB;现有频偏估计问题都把频偏视为待估常数而忽略了温度变化等因素影响频偏变化,忽视了频偏先验信息对频偏估计的作用;发射天线与接收天线分别采用不同晶振,导致对同一接收天线有多个不同频偏,给频偏补偿带来困难。针对以上问题,本文第三、四、五章分别进行了具体分析并提出了新的同步算法。本文在第三章,针对已有的基于训练序列正交性的二阶频偏估计器受多天线间干扰限制,随着信噪比的增加,会出现性能平台的问题和期望最大化算法对初值敏感估计范围小的特点,提出一种新的基于演化博弈优化的多频偏估计方法,仿真结果表明此方法估计均方误差接近克拉美-罗下限(Cramer-Rao Lower Bound, CRLB),并且增大了频偏的估计范围。现有频偏估计问题都把频偏视作待估常数忽视了温度等因素影响频偏变化。本文在第四章提出了一种基于最大后验的频偏估计算法。通过最大熵原理推导出频偏的先验分布可以假设为高斯分布;并推导出最大后验估计的性能下限克拉美-罗限。通过计算机仿真结果证明:最大后验估计的CRLB性能要优于最大似然估计的CRLB。这为进行多频偏估计提出了更低的性能下限。为后续研究基于最大后验的分布式MIMO多频偏估计提供了理论参考依据。本文第五章讨论了分布式MIMO系统的多频偏补偿问题。由于对于不同发射天线与同一接收天线频偏不同,而接收天线接收信号是各发射天线信号的和,这给频偏补偿带来了困难。本章提出了一种基于频偏和信道构成的等效信道的有限反馈预编码频偏纠正算法。仿真验证若能准确估计频偏,此频偏补偿方法能有效消除频偏对系统影响。总体而言,分布式MIMO能有效提高系统容量,具有重要的社会效益。频率同步技术是分布式MIMO系统能否实现的关键技术,本文对此进行了较为深入的研究。本文所提出的基于演化博弈优化的多频偏估计和基于最大后验准则的多频偏估计算法能有效提高估计性能;针对多频偏补偿的基于有限反馈预编码的多频偏补偿算法能有效消除频偏对系统性能的影响。这些研究成果具有一定程度的理论及实际意义,具有广泛的应用前景。