随着用户数量的不断扩大以及多媒体业务的大量涌现,第三代移动通信系统已不能满足未来移动通信的发展需要,因此3GPP组织启动了3G技术的长期演进(Long Term Evolution, LTE)工作。OFDM作为LTE物理层的关键技术之一,不仅能够提供较高的数据传输速率,而且还具有较强的抗多径衰落和抗符号间干扰能力。但是,OFDM在具有这些独特优势的同时,存在着对载波频偏十分敏感的缺点。另一方面,OFDM在接收端一般采用相干检测,准确的信道状态信息必不可少,然而在高速移动场景下,传播路径复杂,信号衰落严重,信道己由传统的慢时变转变为快时变,因此,信道估计是OFDM系统需要解决的又一关键问题。基于此,本文研究分析了快时变信道条件下的OFDM系统频率同步与信道估计技术。论文首先介绍了OFDM系统模型和无线信道的仿真模型,在此基础上,分析推导了载波频偏对OFDM系统的影响,然后对基于循环前缀的频率同步技术和基于训练序列的频率同步技术做出了分析比较,研究了训练序列对频率同步性能的影响。其次,针对快时变信道的特点,分析了传统LS算法和MMSE算法的局限性,对基于基扩展模型的信道估计算法做了重点介绍,并给出了数据符号位置的信道插值算法。最后,考虑到频率同步与信道估计技术的内在联系,对比分析了传统联合估计算法和基于基扩展模型的联合估计算法的性能差异,并且详细推导了快时变信道条件下联合估计算法的理论界。仿真结果表明,基于训练序列的频率同步性能要明显好于基于循环前缀的频率同步性能,并且通过改变训练序列的种类、长度和插入位置可以进一步提高同步性能,另一方面,基于基扩展模型的信道估计算法以及频偏和信道联合估计算法在快时变信道条件下能够提供较为理想的估计性能。