为了满足人们对高速率数据服务的需求,无线通信中的多天线系统正在由集中式向分布式转变。作为未来无线通信的重要组成部分,分布式天线技术具有系统容量大、信号覆盖广等优点,近年来得到了学者们的广泛关注。在分布式天线系统中,由于各天线处于不同的地理位置、使用独立的晶振,系统中存在多个不同的时间偏移和载波频率偏移。这使得同步在分布式天线系统中变得更加复杂。同时,分布式天线的具体位置直接影响着系统性能。为了充分发挥分布式天线技术的优势,分布式天线摆放在何处需要精心设计。本文研究了分布式天线的时间频率同步技术,并在时间同步的基础上研究了分布式天线的位置优化问题。首先,描述了同步的理论基础,阐述了最大似然估计方法,分析了基于数据辅助的频率同步和正交频分复用系统时间同步方法。其次,在平坦瑞利衰落信道中,针对一根发射天线、两根分布式接收天线场景,提出了缩小频率搜索范围的最大似然载波频偏联合估计方法。该方法利用载波频率、收发天线晶振精度和移动台最大运动速度的先验信息,确定了两个载波频偏之差的取值区间,缩小了频率搜索范围,减小了噪声的影响。仿真结果表明,在信噪比5dB,载波频率2GHz,发射天线晶振精度10ppm,接收天线晶振精度1ppm,移动台最大运动速度120km/h的条件下,载波频偏联合估计的均方误差性能高出现有方法一个数量级。最后,基于正交频分复用系统的时间同步方法,研究了分布式天线的位置优化问题。在复合信道模型下进行时间粗同步,得到正确检测概率,随后根据不同的移动终端位置引入最坏情况概率。在极小极大准则下,得到了最优天线位置。论文的研究成果可直接应用于分布式天线系统中。