正交频分多址接入(OFDMA)是以正交频分复用(OFDM)为基础的多用户接入技术，将成为下一代蜂窝移动通信网络的有力支撑。OFDMA系统继承了OFDM对同步误差敏感的缺点，尤其是对载波频率偏移(CFO)。在OFDMA系统中，CFO会破坏子载波间的正交性，产生子载波间干扰，从而引入多址干扰(MAI)，使系统性能恶化。在OFDMA上行链路，频率同步包括两个方面：CFO估计和校正。3GPP标准化组织近期启动了3G长期演进项目(Long Term Evolution，LTE)。3G LTE的下行传输决定采用OFDMA技术。LTE项目带来了机遇和挑战，小区搜索是LTE研究的一个重要方面。针对以上问题，本文重点研究了LTE系统下的小区搜索、OFDMA上行链路载波频率偏移的估计和校正问题。本文的主要研究成果如下：1．研究LTE系统下的小区搜索技术。为了与当前的UTRA LCR-TDD系统相容，LCR-TDD的长期演进系统—EURTA LCR-TDD必须采用与当前的LCR-TDD相似的帧结构。我们提出了一种EUTRA LCR-TDD系统下的小区搜索方案，并向LTE会议提交了提案。由于LTE小区搜索要求支持可变带宽，同步信道(SCH)总是占用整个系统带宽中央的1.25MHz。由于同步信道带宽太小，为了保证同步性能同时又不增加小区搜索时间，可以在同一帧内发送多个SCH，然而，降低了系统效率。针对该问题，我们还提出了对同步信道进行过采样的小区搜索方法，理论分析和仿真结果表明该算法是有效的。此外，我们对基于GCL(Generalized Chirp Like)序列的小区识别算法进行了研究。提出的小区搜索方法具有以下特点：采用分级的小区搜索，同步信道对于所有小区来说是共同的，小区识别利用小区特定参考符号来完成；小区特定序列采用简单的PN序列；为了支持可变带宽，同步信道和小区特定参考符号均只占用整个系统带宽中央的1.25MHz；为了减轻小区间干扰，相邻三个小区的特定参考符号是频分复用的；为了支持尽可能多的目标小区，或将小区特定序列进行QPSK调制，或将小区序列的前后两半分别调制到两个参考符号上；为了克服信道影响，小区识别利用频域差分互相关和最大比合并。2．研究OFDMA上行链路同步误差的影响。本文对OFDMA上行链路中定时、载波频率和采样频率偏移的影响进行了理论分析。载波频率偏移对系统性能的影响与子载波分配方案有关，通过仿真对此问题进行了讨论。3．研究OFDMA上行载波频率偏移校正问题。假定基站已估计出CFO，对CFO进行校正有两种方法：反馈和补偿。反馈即将CFO估计反馈回用户，用以用户对发射机作出调整，简单有效，然而需要额外的系统开销；补偿则是对接收信号进行CFO补偿，以减轻CFO的影响，需要先进的信号处理技术。本文重点研究了以下四种基于补偿的接收机：单用户检测器、Post-DFT处理接收机、干扰删除接收机和基于交织多用户信号结构的MMSE检测器。本文首次推导了基于交织多用户信号结构的MMSE检测器的信干比性能。由于可以完全消除自身的子载波间干扰，并且抑制其它用户的多址干扰，MMSE检测器的性能是最优的，但需要复杂的矩阵逆运算。4．研究OFDMA上行载波频率偏移估计问题。在OFDMA上行链路中，由于每个用户都有自己的CFO，因此，CFO估计成为一个多参数估计问题。利用交织多用户信号结构，借助子空间分解，可以估计出每个用户的CFO，此类算法属于盲估计，节省了系统效率，然而复杂度高。利用交织多用户信号结构，本文提出了一种基于训练符号的CFO估计方法。训练符号由一个OFDMA符号组成。在接收端，对每个用户，首先对其训练序列与训练信号作相关，得到一系列相关值，然后，利用谱估计检测相关序列的频率分量，从而可以得到该用户的CFO估计。同时，为了保证算法的有效性，利用ZCZ序列来克服多径干扰和多用户干扰。本文还提出了一种基于干扰删除的CFO估计方法，要求每个用户发送两个连续的相同的OFDM训练符号。由于每个用户利用自己的子载波发送训练符号，所以该算法不依赖于特定的子载波分配。在接收端，首先根据原始训练信号进行初始CFO估计，然后利用初始CFO估计值进行干扰删除，最后，基于干扰删除后的训练信号可以得到更为精确CFO估计。