本文首先介绍了LTE-Advanced和802.16m两种IMT-Advanced国际标准技术的特点以及两种系统的物理层核心技术OFDM的基本原理，并且研究了高速移动环境下产生的多普勒频偏对IMT-Advanced系统产生的影响。随着高速铁路和磁悬浮列车的飞速发展，由高速移动带来的多普勒频率偏移会严重影响IMT-Advanced系统的性能，因此就需要精确的频偏估计方法对系统进行频偏估计。目前常用的经典频偏估计方法主要有三大类，本文重点研究了基于循环前缀和基于导频序列两大类频偏估计算法，具体分析了基于循环前缀的最大似然估计算法以及基于导频序列的五种算法，分别是最大似然频偏估计算法、SCA算法、改进的SCA算法、时频联合频偏估计算法、迭代相关频偏估计算法。基于循环前缀算法虽然可以提高频谱利用率，但由于循环前缀的长度受限，性能较差，基于导频序列算法通过对导频序列信息进行估计，虽然增加了复杂度，但是提高了频谱估计精度，性能优于基于循环前缀算法。经典频偏估计算法利用单个时隙内的导频序列或循环前缀进行频偏估计会由于序列较短或者符号间干扰造成估计误差较大，利用两个时隙的导频进行频偏估计虽然能够提高频偏估计精度，但不能应用于IMT-Advanced系统中子帧内两个时隙跳频的情况，因此本文接着研究了一种改进的单时隙频偏估计算法。先通过循环前缀或导频序列进行第一频偏估计，并对数据做第一次相位补偿，再利用补偿后的数据进行第二次频偏估计，得到精确的频偏值，并用精确的频偏值重新对数据补偿，提高了单时隙频偏估计精度和系统解调性能。最后，通过仿真实验，验证了改进算法相对于经典算法在频偏估计性能上的优越性。