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移动通信已经经历了三代的发展，为了提高更高的业务速率、更高的频谱利用率、更低的建设成本，3GPP推出了长期演进项目LTE。随着全球对LTE的部署越来越广，因此对LTE的研究就显得非常重要了。OFDM和MIMO是LTE物理层的关键技术能够使系统获得较高的频谱利用率和抗多径衰落的性质，但是OFDM的性能比较依赖信道估计，并且对频偏比较敏感。所以本文的主要工作就是分析一般的信道估计算法和同步技术的基础上，针对LTE，提出适合的LTE下行信道估计的方案和同步方案。本文首先介绍了无线信道的类型、LTE物理层的帧结构、物理资源分配等基本概念以及OFDM和MIMO的基本原理。其次，给出了下行的信道估计流程图，对于常用的信道估计准则进行研究，包括RS处的LS、MMSE、LMMSE、SVD算法以及各种插值算法；根据LTE协议标准，对RS信号的子载波处进行LS、MMSE和LMMSE算法以及DFT插值进行比较。针对RS的结构，本文研究了二维的内插算法，提出了频域LMMSE内插时域内插估计数据子载波的信道响应，比较了频域线性内插，时域进行线性内插的算法，通过仿真得出频域进行LMMSE内插，时域进行线性内插性能更好。最后，针对OFDM的同步问题，分析研究了OFDM的最大似然算法和基于训练序列的同步算法及两种同步技术的改进算法，通过仿真对其性能进行了分析比较，改进算法能够得到良好的性能；论文对利用PSS信号完成LTE的粗定时和粗频偏的算法进行研究，分别提出了相应的算法；对基于PSS的细定时方案进行研究；对基于RS信号的残留频偏估计算法进行了研究，也提出了相应的算法，仿真表明其估计性能好，且范围比较大。