GSM-R通信技术起源于欧洲,是一种以GSM为平台的铁路专用移动通信。目前已经在我国的青藏线、大秦线、胶济线上成功应用,未来将会形成覆盖全国铁路干线的现代化专用指挥调度通信网络。由于铁路通信处于高速移动过程中,而且铁路沿线的地形复杂,这就对GSM-R通信质量提出了更高的要求。多普勒频移是影响通信质量的重要因素之一,因此对GSM-R系统多普勒频移的研究意义重大。本文对多普勒频偏对GSM-R系统的影响,以及频偏估计算法进行了研究。论文首先介绍了GMSk信号结构及其接收方式,提出了一种分析频偏效应的新思路,即通过分析调制指数与最小欧氏距离的关系,间接得到频率偏移对GMSK理想接收所产生的影响;利用软件System View仿真GMSK的相干接收,并分析存在邻频干扰下的接收机误码率。考虑到GMSK信号的复杂性,以及现行频偏估计算法大多针对线性调制,本文通过Laurent分解和预滤波方式将GMSK信号近似为一个无码间干扰的线性调制信号,从而可以利用线性调制的数据辅助算法和非数据辅助算法对GMSK进行频偏估计,研究结果表明当信噪比达到一定门限值时,这些算法均能无偏地、有效地估计出GMSK频率偏差。本文最后重点研究了数据辅助算法中的Kim算法对Kay算法的改进方式,在Fitz算法的基础上,构造了一种新的改进算法,该算法的频偏估计值的方差能够达到克拉美劳限,同时相对于Fitz算法,新算法频偏估计范围增大,算法复杂度降低。