高速移动环境下的无线移动通信是未来通信的发展趋势，而时频同步技术是保证通信质量的关键技术之一。传统时频同步算法在高速移动环境下因信道快速时变以及多普勒扩展的存在，降低了同步估计的准确性，系统性能下降。本文针对此问题，将对高速移动环境下的时频同步算法进行研究。具体工作如下：第一章介绍了研究背景，论文课题的来源与研究意义，分析了当前国内外关于这一课题的研究现状。第二章简述无线信道的传播特性、信道参数和统计特性，并阐述了高速移动环境下的无线信道特点。第三章从传统时频同步算法出发，分析了这些算法在高速移动环境下的同步性能，并通过仿真验证了对算法性能下降的分析，为后续针对信道时变特性和多普勒频偏问题提出的解决办法提供了理论基础。第四章主要针对单径高速移动环境下的定时同步问题，采用了差分调制的定时同步算法。算法主要是将差分调制方法应用于定时同步的发送和接收信号的调制解调过程，在发送端发送一个经过差分编码的序列，在接收端进行差分解码后求相关峰值，得到定时同步的位置。仿真结果验证了该算法能够有效抗多普勒频移，且同步训练序列采用Zadoff_Chu序列时的性能最优。第五章主要针对多径高速移动环境下的多普勒扩展对时频同步算法的影响，采用一种利用多天线系统空间角域转换的时频同步算法。算法主要将时变多径产生的多普勒扩展问题转换至角域分析，使其等效为基矢量构成的在各个角域子空间上的多普勒频移，算法原理是利用同步序列的自相关性，进行粗定时同步和频偏估计，在完成等效频偏补偿后，利用所得信号进行精定时同步，以此完成时频同步的估计。仿真结果表明本章节采用的算法有效地提高了高速移动环境下时频同步算法性能。第六章总结论文期间完成的工作，确定下一步研究方向。