中继传输技术,具有扩大覆盖范围,提高小区边缘信道质量,克服信道多径衰落和增加容量等优点,成为LTE-Advanced的一项重要候选技术。同时,在高速率无线通信系统中,频率选择性衰落会导致信号的符号问干扰,而正交频分复用(OFDM)技术具有较高的频谱效率并且可以有效抵抗频率选择性衰落,因此将中继协作传输和OFDM用相结合是未来无线通信系统中的一种很有应用前景的方式。然而中继协作式传输系统由于中继节点在空间上的分布性和晶振的独立性,来自不同中继节点的信号到达目的节点之后会产生不同的符号定时偏移(MSTO)和载波频率偏移(MCFO),使得同步问题相对于传统通信系统具有更大的挑战性和复杂性。此外,信道估计是无线通信系统物理层的关键技术,是实现相干检测、空时解码和保证系统误码率的必要条件。针对以上问题,本论文着重研究了基于OFDM的中继系统的同步和信道估计技术。本文所做的主要工作如下：首先,论文分别介绍了中继传输系统和OFDM的基本原理,理论分析了定时误差和载波频率偏移对OFDM系统性能的影响,并给出了OFDM系统同步的基本过程。随后,本文讨论了中继传输系统中同步问题的特殊性。紧接着论文针对中继传输系统同步问题的特殊性,提出了一种可工作在多径信道和较大频率偏移环境下的时间、频率联合估计算法。首先,给出了一种新的基于恒幅零自相关码(CAZAC)的训练序列,利用这种序列的中心对称性做自相关操作可以消除频率偏移对粗定时估计的影响。然后,采用基于FFT的时间、整数倍频偏联合估计算法来对抗中继系统的多址干扰。经过精定时估计和小数倍的频偏估计后就能够得到精确地同步结果。最后,本文提出了一种存在定时偏移和频率偏移条件下的,放大转发中继网络基于训练序列的信道估计算法。为了降低目的节点信道估计算法的复杂度,同时抵抗时间和频率偏移所带来的影响,设计了一种新的训练方法。在这种训练方法的基础上,提出了一种分段式的信道估计算法,其性能与最小均方误差算法(MMSE)相似,而复杂度更低。