近年来，随着无线通信技术的迅速发展，在高速移动环境下获得高数据传输率的要求迫在眉睫；同时，随着第四代无线通信系统TD-LTE的标准化及TD-LTE系统中MIMO-OFDM技术的使用，这一要求的实现成为可能。但是，由于高移动性产生的多普勒频偏及多普勒扩展问题没能够得到很好的解决，因此TD-LTE系统中最大多普勒频偏估计技术和多普勒分集技术成为了目前研究的热点问题。　　 本文首先对近年来最大多普勒频偏估计技术和多普勒分集技术的相关文献进行了总结、分析，给出了各种经典的最大多普勒频偏估计算法及多普勒分集算法的性能比较。　　 其次，本文详细研究了最大多普勒频偏估计问题，对现有的自相关最大多普勒频偏估计算法进行了改进，使得自相关最大多普勒频偏估计算法适用于MIMO-OFDM系统。根据改进结果，本文针对TD-LTE系统提出了一种联合的最大多普勒频偏估计算法。本算法首先利用归一化接收功率标准差对最大多普勒频偏进行粗估计，然后根据粗估计值选择不同的自相关最大多普勒频偏估计算法进行精确的最大多普勒频偏估计（时域自相关最大多普勒频偏估计算法或频域自相关最大多普勒频偏估计算法。仿真结果表明，相比于单一的自相关最大多普勒频偏估计算法，使用联合的最大多普勒频偏估计算法可以使得最大多普勒频偏的估计精度有较大的提升。　　 再次，本文针对TD-LTE系统，提出了一种方阵范德蒙预编码算法来获得系统的多普勒分集增益。该算法与传统的多普勒分集算法不同，它并没有改变发射机或者接收机的结构，但节约了系统的成本。同时，本文给出了方阵范德蒙预编码方式获得最大多普勒分集增益的条件，并以最大化编码增益为前提给出了方阵范德蒙预编码的具体形式。仿真结果表明，本文提出的方阵范德蒙预编码方式不仅降低了系统的冗余性，并且比传统多普勒预编码方式获得了更多的编码增益。　　 最后，为了进一步提高TD-LTE系统的性能，论文提出了一种冗余编码映射的策略。由于TD-LTE系统采用了Turbo冗余编码，所以码字中含有校验比特，这些校验比特与原始比特含有相同的信息。基于这一点，本文通过一定的映射原则，使得码字中相关的比特映射到不同的资源块上，从而达到进一步提高系统性能的目的。