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与中、高轨卫星通信相比,低轨卫星通信具有许多优点,比如运行轨道更低、传播距离更短、信号受到的路径损耗更小以及传播时延更小等。因此,低轨卫星具有更大的发展空间与发展前途,以至于近些年受到了广泛的关注。然而低轨卫星通信也有一些技术难题需要克服,比如低轨卫星与移动终端的相对运动,会导致上行接收信号所遭受的多普勒频移高达几万赫兹,而由多普勒频移引入的载波频偏严重影响多用户信号的检测效果。因此研究低轨卫星系统多用户频偏估计与补偿技术具有非常重要的意义。论文首先介绍了低轨卫星通信系统的信道模型以及LTE上行链路传输模型,并分析了频偏对系统造成的影响,为后续的研究奠定了坚实的理论基础。然后,针对现有频偏估计算法在多用户情况下频偏估计精度较低的缺点,本文提出了一种基于改变导频图样的频偏估计算法,即PPC算法。该算法利用导频的特殊映射方式,减小了导频数据受到的载波间干扰以及用户间干扰,从而提高了频偏估计精度。然而导频数据中依然存在的用户间干扰导致PPC算法较早地出现地板效应。所以,本文进一步提出了一种通过在发送端预留导频子载波和在接收端干扰消除的方式来减小用户间干扰的CR-IC-PPC算法,该算法可以进一步提高频偏估计精度。从文中的仿真结果可以看出,在信噪比为20dB时,本文提出的PPC算法和CR-IC-PPC算法相比现有的DA算法的归一化载波频偏均方误差分别降低了约1至2个数量级。论文最后研究了频偏补偿算法。针对现有的FD-MUIC算法在进行频偏补偿时,认为接收到的用户信号功率主要集中在用户所分配的子载波集合上而导致算法在频偏值较大时性能较差的缺点,本文提出了一种改进的频偏补偿算法即IFD-MUIC算法。该算法通过对干扰消除后所有子载波上的数据进行频偏补偿的方式来提高算法性能,其不足之处在于算法复杂度较高。因此本文进一步提出了一种自适应的频偏补偿算法即AFD-MUIC算法,该算法通过选取自适应因子对用户所在子载波集合以及相邻用户的部分子载波集合上的数据进行频偏补偿来实现系统性能与复杂度的折中。从文中的仿真结果可以看出,在归一化载波频偏为0.3且系统BER为10-3的时候IFD-MUIC算法和自适应的频偏补偿算法较现有的FD-MUIC算法分别有5dB、4.8dB的SNR增益,但自适应的频偏补偿算法的复杂度相对IFD-MUIC算法降低了约一个数量级。