作为未来通信技术的重要组成部分，无线技术尤其是移动通信技术成为近年来通信技术市场的最大亮点。当前，移动宽带无线接入(MBWA，Mobile Broadband Wireless Access)技术更是受到了业界越来越多的关注。MBWA技术是基于高速移动通信新标准IEEE 802.20的移动宽带无线技术，可以在高速移动的环境中提供高速的数据、语音和视频等业务，兼具了移动、宽带和IP化的特点，具有广阔的应用前景，是一种很有发展潜力的无线接入技术本文即是在此背景下，着重研究基于IEEE 802.20标准的OFDMA传输系统的关键技术，通过理论分析和算法仿真，系统地阐述了OFDMA物理层的发送端关键技术、下行捕获和同步、和上行接入同步等算法的原理，形成了相对完整的OFDMA物理层的理论体系。首先，本文介绍了基于IEEE 802.20的OFDMA系统的发送原理和部分发射环节的仿真实现，并通过分析发射机调制信号以及它的幅度特性和频谱特性，进一步理解OFDMA物理层一超帧中的各个部分的特点，例如数据交织、子载波的分配、导频位置等等，然后提出了适用于该协议的各类无线移动衰落信道模型。其次，本文提出一种针对IEEE 802.20 OFDMA工作模式的下行捕获和同步算法，该算法分为下行帧头检测和扇区标识值识别两个步骤。首先，可分别采用时域帧起始检测算法和频域帧起始检测算法确定下行帧起始位置，完成下行同步；其次，提出分层搜索的扇区标识值识别算法，该算法能大大减少检测和识别时间。最后的系统仿真结果表明，该算法具有较高的鲁棒性和搜索效率，是适合于IEEE 802.20及其它OFDMA蜂窝系统的高效下行捕获和同步算法。接着，针对IEEE 802.20 OFDMA工作模式，本文提出并比较了两种简单有效的上行接入同步算法，两种算法均包含符号定时估计、载波频偏估计、发送功率估计等流程。系统仿真结果表明两种算法均在低信噪比、多个接入用户的情况下性能良好，具有较高的鲁棒性和检测效率。WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access，微波存取全球互通)技术是基于无线城域网IEEE 802.16标准的宽带无线技术，受到了业界的极大关注。本文最后对比了IEEE 802.20和IEEE 802.16e两标准下的OFDMA物理层技术，包括OFDMA帧结构、发送端的关键技术、下行捕获和同步的算法性能以及上行接入同步的算法性能。