现代卫星通信技术发展迅速，可用频带资源却越来越有限。由于Ka波段的可用带宽达3500MHz，因此通常应用于卫星通信，既能增加通信容量又能实现较窄波束，进而获得高EIRP值，可实现千兆比特级宽带数字传输。由于卫星与地面站、用户终端之间存在的相对运动所导致的多普勒效应可产生多普勒频偏，对于静止轨道卫星，地面站和用户终端运动速度越快，通信过程中产生的多普勒频偏就会越大，使得接收端对信号的解调难度大大增加。对卫星在可视范围内移动终端多普勒频偏的估计和分析是保证通信质量可靠性，提高通信质量的有效途径。OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是一种使用不同载波调制的数据传输技术，凭借其频谱利用率高、抗多径衰落的有效性等突出优势，已广泛应用于高速数据传输。为了有效地将卫星系统与地面移动/无线通信网络紧密融合，可以将OFDM技术与卫星通信系统相结合，同时增加卫星系统资源利用率。但OFDM技术的不足之处就是对频率偏差敏感，特别在高速移动环境中，这会破坏子载波间的正交性，产生严重载波间干扰（ICI）。为此本文将深入研究卫星移动通信中的多普勒频偏估计问题，掌握频移变化规律，为改善系统性能提供前提。论文前部分主要研究多普勒频偏对基于OFDM技术Ka波段卫星通信系统信道特性的影响，后半部分着重研究多普勒频偏估计算法。讨论的第一种多普勒频移估计方法是基于循环前缀的算法；基于变换域的多普勒频移估计算法是将导频符号插入OFDM符号中，将其转换为变换域信号，分析变换域信号谱得到多普勒频偏值；之后分析了一种近似最大似然估计的算法，通过仿真分析，该近似最大似然估计方法的频偏估计范围和其采用的最大相关长度成反比。之后作者试图将MIMO技术应用于Ka波段OFDM卫星通信系统，用较为精确的基于最大似然的近似估计算法，对Ka波段MIMO OFDM卫星通信系统多普勒频移特性进行仿真分析，得出频移估计结果，以及通过估计值对系统进行频移补偿后系统的误码率性能特点。可知MIMO OFDM卫星通信系统同样对多普勒频移较为敏感。