虽然现今的第三代和第四代移动通信系统已经发展成熟投入商用并且实现了较大的覆盖率,满足了用户语音、数据、多媒体等的通信需求,同时5G的研究也进展迅速为更高速率的移动通信提供可能,但是卫星通信系统凭借覆盖面广、通信距离远、布站灵活、开通快、通信距离与成本基本无关、多址广播特性等技术优势已经成为现代通信中不可或缺的一种重要通信手段。自从1965年卫星通信投入运行以来其发展日新月异,LEO卫星移动通信系统的地位也日渐提高,OFDM作为重要的LEO移动通信系统的接入方式,其对于多普勒频移的敏感性对OFDM的载波同步提出了严峻的挑战成为了该领域亟待解决的难题。本文主要研究了 LEO卫星通信系统中基于粒子滤波的OFDM接入方式的载波同步问题。本文首先研究了 LEO卫星移动通信系统信道的多普勒频移特性,包括多普勒频移的大小及变化率,并且讨论了 OFDM的载波频率偏差对系统的影响,通过仿真得出了不同归一化频率偏移下误码率随信噪比变化的曲线,客观说明了 OFDM载波同步技术的必要性。其次对LEO系统中同步检测流程进行分析,研究时变频偏对整数倍频偏估计部分和载波跟踪部分的影响。之后,本文提出一种多普勒预补偿结合整数倍载波频偏的粗载波估计,在载波跟踪阶段提出了基于粒子滤波的载波跟踪方案对载波频偏进行持续的载波跟踪和补偿。粒子滤波也称为序贯蒙特卡洛方法,是一种基于蒙特卡洛方法和递推贝叶斯估计的统计滤波方法,它依据大数定理,采用蒙特卡洛方法来求解贝叶斯估计中的积分运算。粒子滤波是一种在各个学科得到广泛应用的算法,近年在通信领域的应用也愈加普遍,得益于计算机计算能力的迅猛发展,粒子滤波得到各领域的广泛关注。粒子退化是粒子滤波的天生缺陷,不可避免,解决方法集中在两个方向,一个是选择更合适的重要性概率密度函数,另一个是优化重采样策略。本文从这两个方向出发,在OFDM载波同步领域提出了基于无迹卡尔曼滤波优化重要性概率密度的高斯粒子滤波,同时为了使重要性概率密度更符合真实后验分布,应用均值漂移算法使粒子分布更合理。