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对高速运动环境下多普勒效应引起的大载波频偏引起的载波间干扰进行数学分析，建立带频偏的非时变和时变频偏OFDM动态状态空间模型，提出了基于平方根无迹卡尔曼滤波（square-root unscented Kalman filter ， SR-UKF）的频偏估计算法。将非线性状态估计思想引入OFDM频偏估计中，实现了对频偏的有效跟踪和估计。仿真结果表明，在大频偏、高阶调制下，SR-UKF频偏估计算法较自消除算法、最大似然估计算法具有更好的误码率性能；在收敛精度、稳定度和对信噪比敏感度方面，性能较扩展卡尔曼滤波