在无线通信系统中,由于发送设备和接收设备间的频差,以及客户端设备移动所带来的多谱勒频移等影响,使得载波频率与本地的频率之间存在着频率偏移。为了保证数据的可靠传输,必须实现收发端的频率同步。本文重点研究频率同步技术,并在此基础上,论文针对TD-SCDMA系统的要求,讨论了适合于TD-SCDMA实际系统需求的频率同步技术方案。本文首先在介绍频偏的概念、频偏产生的原因、频偏对信号的影响及频偏估计和补偿的重要性的基础上,一般性地讨论频率同步技术的基本原理及其性能评价指标。然后论文结合TD-SCDMA通信系统接收信号质量的评价指标体系,讨论了频偏估计和补偿的准确性对实际通信系统的影响。论文首先系统分析和比较了高斯加性白噪声信道条件下的频偏估计问题。针对Fitz估计算法、LRE估计算法和最大似然估计算法的分析和比较表明,在最大似然近似下的频偏估计算法有计算速度快、运算量小及在低信噪比时性能较好等优点,但由于相位累加会导致相位模糊,使得算法都存在估计范围的限制,且估计性能和估计范围存在相互作用,性能提升会导致估计范围下降,反之亦然。为了进一步改进频偏估计性能,论文提出了一种基于信号相位差的频偏估计算法。相关研究表明,通过有效利用两组观测信号样本,基于信号相位差的频偏估计算法可以在中高信噪比条件下大幅度改善频偏估计性能。论文将相位差算法应用于实际的TD-SCDMA的矢量信号分析处理,相关结果表明,相位差算法是一种可以满足实际系统需求的有效频偏估计技术方案。最后论文讨论了衰落信道条件下的频偏估计问题。与高斯白噪声信道不同,乘性衰落信道对信号会带来直接的影响。高斯加性白噪声信道条件下的频偏估计算法不能直接应用。KF与MKF估计算法、uMMV估计算法和NLS估计算法的分析和比较表明,除NLS算法外,其余算法需要利用信道信息来减小衰落对估计的影响。而NLS算法虽然性能较好,但无封闭解,实用性较差。在此基础上,论文将相位差算法应用到衰落信道条件下,相关研究表明,衰落信道条件下相位差算法同样可以获得较好的频偏估计性能。此外,论文讨论了一类基于参考衰落补偿的频偏估计方案,通过在接收端产生与合适的参考衰落信道来补偿实际信道衰落对频偏估计的不利影响。研究结果表明,在合理选择信道参数的情况下,参考补偿算法能改善估计性能。