铁路环境下移动通信质量的保持一直以来是国际通信行业头痛的问题，快速发展的高速铁路已成为移动话音和数据业务的新热点。高速数据传输的TD系统在此环境下应用也越发普遍。如何在高速运动的高铁车厢内为用户提供优质的通信服务，成为运营商越来越关注的焦点。目前大量厂家投入研发精力于此，以进一步提升仍及其相关演进技术在高铁环境中的表现性能。　　 同步在通信系统中占有非常重要的地位，同步误差的存在会引起码间干扰和星座图旋转，严重影响系统接收机性能。在高铁环境下，由于列车运动速度快，在很短的时间内将会给接收机的接收信号带来很大的定时偏差与多普勒偏移。本文基于此，着重研究高铁环境下TD及其演进的定时同步技术与频率同步算法。　　 本文首先简要介绍了在高铁环境下TD及其演进技术同步算法研究背景及现状。然后简要介绍TD系统物理层帧结构，并对后续同步算法中需要使用的训练序列的产生以及性能进行了详细的分析，接着对高铁环境下的信道特点进行分析。在选取合适高铁信道模型基础上，分析了高铁环境下多普勒效应的特点、以及对TD系统性能的整体影响。　　 本文基于分析高铁环境对TD系统定时同步性能影响的基础上，研究和仿真现有常规定时同步算法，明确了高铁环境下TD定时同步算法相比常规环境下定时同步算法的差别。针对高铁环境下的定时同步算法应具有实时性高、估计精度高、算法复杂度低等特点，本文提出了多激活窗叠加定时同步估计算法方案与基于低代价实现的多激活窗叠加定时同步改进算法方案。为了验证改进算法的可行性，将改进算法在高铁信道模型下进行仿真，并分析仿真结果。从仿真结果可以证明本文提出的改进方案在性能上和复杂度上都优于现有的算法。　　 本文也提出了适用于高铁环境下的TD系统的载波频率同步算法。本文提出的载波同步改进算法利用最大似然估计算法、相角差分估计算法、适应高铁环境的特定控制调整算法，通过TD系统的训练序列来完成的。为了验证算法的可行性，将基于训练序列分段反馈频偏估计算法在高铁信道模型下进行仿真，并分析仿真结果。从仿真结果可以看出本文提出的改进算法方案在频偏估计范围、频偏估计精度、估计调整实时性上很好的满足高铁环境需求。