随着人们对通信宽带化、个人化和移动化的需求越来越高,正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术在各个无线通信领域得到了广泛的应用。OFDM系统对同步误差十分敏感,当存在同步误差时会引起严重的载波间干扰和符号间干扰,使系统性能明显下降。信道估计主要是为了抵抗衰落,用估计结果来抵消各个子信道衰落的影响,从而在接收端获得正确的解调。所以,在无线衰落信道下的同步和信道估计是宽带无线通信系统中需要解决的重要问题。本文通过对基于OFDM系统物理层平台的仿真,选择系统的同步和信道估计算法作为课题进行研究。论文首先分析了符号定时同步、载波频率同步和采样同步误差对OFDM系统产生的影响,并研究了几种改善同步性能的算法,包括基于最大似然估计的定时频偏联合算法和Schmidl&Cox同步算法。针对Schmidl&Cox同步算法在符号定时同步估计中的不准确性,提出两种改进方法。第一种方法是对训练序列作符号同步相关运算的滑动窗口进行改进;第二种方法是对训练序列的结构进行优化。经仿真验证两种改进方法在不同SNR下的符号同步性能都很接近于理想情况,能够改善符号同步的估计性能。之后,论文介绍了OFDM系统信道估计的典型算法,并对其中的最小平方(Least Square,LS)、线性最小均方误差(Linear Minimum Mean-Square-Error,LMMSE)和低阶LMMSE三种方法进行仿真比较。在OFDM系统中,符号定时同步、频率同步和信道估计之间存在着密切的联系,时延和频偏的估计误差会影响到信道估计的准确性。它们之间的误差会对彼此产生相互的干扰,所以分别进行估计会不利于提高整个系统的性能。论文分捕捉和跟踪两个阶段对OFDM下的同步和信道估计算法进行了系统级的仿真。并在此基础上提出了一种利用最大似然估计对定时同步、载波频偏和信道响应进行联合估计的算法,从而能够最大限度地利用资源,使系统获得最佳性能。仿真结果显示算法估计精度高,系统误码率低。