IEEE 802.16m是下一代移动通信系统IMT-Advanced的候选标准之一。其上行和下行的物理层都基于OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). OFDMA由于其子载波的正交性,可以达到比CDMA (Code Division Multiple Access)更低的小区间和小区内的干扰,同时也更易于实现较高的传输速率。为了保证OFDMA系统中子载波间的正交性,精确的时间和频率同步是关键。本论文主要研究IEEE 802.16m系统的OFDMA同步算法。本论文首先针对IEEE 802.16m下行同步前导码PA-Preamble (Primary Preamble)讨论其下行时间和频率的同步算法,包括时间的粗同步和精同步,整数子载波间隔和分数子载波间隔的频率同步等。然后本论文分析IEEE 802.16m上行Ranging信道的设计原理,包括Ranging信道所使用的前导码的特性和分配,不同Ranging信道格式所支持的不同的小区半径,以及较大的多普勒频移对Ranging信道的影响等,并在此基础上提出了基于Ranging信道的上行接入和同步算法。下行基于PA-Preamble和上行基于Ranging信道的同步都是基于时频域上连续分布的前导码的同步。在IEEE 802.16m系统中,前导码在每个超帧中只出现一次。对于高速移动场景,信道相干时间的长度可能会小于前导码出现的间隔。因此,只依靠前导码不能在高速移动场景下达到较好的同步性能。为此,本论文提出信道估计辅助的基于内嵌导频子载波的时间和频率同步算法。和已有的基于内嵌导频子载波的时间和频率同步算法相比,该算法充分利用了信道估计的结果,消除了时变信道对时间和频率同步带来的偏差,达到了更好的同步性能。考虑到同步的高实时性要求,本论文在设计同步算法时,在保证性能的前提下尽可能地利用各种资源降低算法的复杂度。