张昌西，许国燕（兰州交通大学，甘肃兰州730070）

0 前言

铁路移动通信系统（Railway Mobile Communica⁃tion System）是铁路部门专用的移动通信系统，是列车行车安全、提高运输效率的有力保障。铁路通信系统的发展以通信技术进步为基础，以铁路发展需求为动力，经历了从传统的铁路电报、铁路电话到专用铁路数字移动通信系统（Global System for Mobile Communi⁃cation Railway，GSM-R）的变革［1］。随着世界高速铁路技术的不断发展，高速列车的商业运行速度迅速提高。我国的高铁速度已达350 km/h，兰新高铁试跑的新型动车，最高营运速度可达380 km/h，最高试验速度400 km/h以上。列车高速移动带来的多普勒频移问题是影响通信质量的重要因素之一。为了避免多普勒频移导致的系统性能下降，需要估计出多普勒效应带来的频移大小，进行补偿校正，从而降低误码率，减小其对接收系统性能的影响，保障高速铁路行车安全。

文献［2］提出了对正弦信号参数估计的最大似然估计算法，但因其计算量太大，不易进行实时处理，所以不满足工程应用。1989 年，Kay 提出了经典的Kay算法［3］。此算法相对于最大似然估计（MLE）算法，很大地简化了计算复杂度，但是存在较高的信噪比门限（6 dB），当接收端信噪比小于该门限时，性能急剧恶化，达不到工程应用的要求。1994年，Fitz使用抽样自相关函数来消除相位参数，从而在低信噪比情况下，大幅度提高了算法性能，同时，该算法的加权窗函数与抽样值的变化无关，具有精确度高和估计信噪比门限低等优点，但此算法的频偏估计范围与精度之间呈反比关系，频偏估计范围越大，估计精度越低［4］。……