目前,世界范围内的高铁速度已普遍达到250km/h,有的甚至已经超过了350km/h。高铁运行速度的加快给高铁移动通信带来一系列的影响,其中影响最大的是多普勒效应,若不采取有效的措施抑制多普勒效应,则会严重影响通信系统的性能。因此研究高铁环境下LTE系统的频偏估计与补偿技术,具有重要的意义。本文主要做了以下几方面工作:首先,在无线信道传输特性的基础上结合高铁环境的特殊性,研究和分析了高铁信道模型,并搭建了LTE系统仿真平台。其次,本文分析和比较了数据辅助类频偏估计算法和非数据辅助类频偏估计算法。鉴于基于导频的数据辅助类算法具有捕获速度快、精度高等优点,本文对基于导频的两种算法进行了进一步研究,分别是子帧间不相关算法和子帧间相关算法。仿真结果表明子帧间相关算法的频偏估计范围大,比较适用于高铁环境。但是当高铁通信链路质量较差时,频偏过大,采用子帧间相关算法无法对上行接收数据的频偏进行实时跟踪校正。尤其是当多普勒频偏发生正负跳变时,子帧间相关算法估计精度严重降低。最后,为了适应高铁移动通信中大多普勒频偏的快速变化,解决高铁正负频偏跳变的问题,本文在子帧间相关算法的基础上,提出一种改进的频偏估计方法,即先采用基于单导频的频偏估计算法捕捉频偏范围,得到用于预校正的频偏初值后,再利用子帧间相关算法来锁定频偏值。获得频偏估计值后进行符号间频偏补偿和符号内频偏补偿。仿真结果表明改进算法估计精度高,能够实时跟踪校正频偏,极大地改善了LTE系统的整体性能,使系统具有误码率低,吞吐量大等优点。