LTE系统作为下一代的移动通信系统，能够提供多种服务和高速数据业务，其系统的调制技术采用OFDM多载波调制。OFDM是一种很有潜力的多载波调制技术，它因具有频谱效率高，抗多径干扰能力强，均衡简单等突出优点，而被作为LTE系统的下行调制方案。对测试仪而言，同步过程在整个系统中占有非常重要的地位，同步误差的存在会引起符号间干扰(ISI)和子载波间干扰(ICI)，严重影响系统接收机性能。本文着重研究LTE-TDD系统中载波频率同步过程。　　 本文首先介绍了LTE的发展背景，分析了载波频率同步误差对LTE接收系统的性能影响，重点研究了几个经典的频偏估计算法。首先分析了ML算法，对其进行详细推导，接着在ML算法的基础上，从减小计算复杂度的角度出发，研究了最大相关(MC)估计算法；又从提高估计精度的角度出发，分析了多个连续符号的ML估计算法。然后提出了一种ML算法的改进方案，并对所研究算法以及改进算法进行了大量仿真分析以及比较。其次本文对目前LTE-TDD系统物理层关键技术、特点以及系统的帧结构和系统中涉及的两种用于同步的信号进行了分析。通过仿真分析了主同步信号和辅同步信号各自在时域和频域具有的自相关性和互相关性，并利用此特点提出两种频偏估计算法。方法一是利用主同步信号在时域构建小数倍频偏估计算法，在频域构建整数倍频偏估计算法；方法二是利用导频，根据定时估计的度量值大小来进行频偏估计算法。最后本文提出一种适用于LTE-TDD系统的残余频偏估计方法，此方法利用时域相邻的主、辅同步信号频域信道估计值的共轭相关运算来估计载波频率的残留频偏。　　 为了验证算法的可行性，首先在LTE信道模型下对经典算法以及对经典算法的改进进行了仿真分析，从仿真结果可以看出，当加权系数取α=0.5时，改进的算法的性能要优于传统的ML算法。利用主同步信号在时域进行小数倍频偏估计，经傅里叶转换在频域进行整数倍频偏估计，该算法运算量少，估计精度高。提出的残余频偏估计方法仿真分析表明，该算法估计精度高，运算量少，实现复杂度低，满足LTE系统性能要求，在高斯加性信道(AWGN)和多径衰落信道下均有良好的性能。