摘要：高速铁路的快速发展对铁路无线通信系统提出了更高的要求,如何确保高速移动环境下列车无线控制信息的实时、可靠传输以及为旅客提供高效的宽带无线接入服务已经成为研究的热点问题。以支持高速数据传输速率、高频谱效率、高移动性为显著特点的第三代移动通信的长期演进(Long Time Evolution, LTE)在其中得到重视。然而高移动性也给基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)调制方式的多载波LTE系统带来了新的挑战。显著的多普勒频散可能会破坏OFDM系统子载波之间的正交性,影响系统通信质量。因此研究高速移动场景中的多普勒频散干扰问题具有重要的科学意义及应用价值。本文研究多普勒效应对移动通信系统的影响、高速铁路移动环境中多普勒效应的形成机制、多普勒频偏和多普勒扩展估计方法及其在高速铁路环境下的应用。文章首先概述了无线信道的衰落特性,重点阐述高速铁路移动通信中的多普勒效应,建立物理模型,并根据LTE标准的定义搭建高铁信道模型。其次,系统地介绍了移动通信系统中的多普勒频散估计方法,及其各种方法的适用范围。以LTE系统为基础,深入研究高速移动场景下物理层多普勒频散估计算法,对通过计算机仿真检验基于多普勒功率谱的最大多普勒频偏估计方法在瑞利、莱斯信道下的性能。根据不同角度功率谱对多普勒功率谱形状的影响,改进算法,提高估计性能。