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LTE-Advanced系统是当前国际上公认的第四代移动通信(即4G)系统。LTE-Advanced数据传输速率更快,系统容量进一步提高,峰值速率显著增加,系统的频谱利用率更高。LTE-Advanced系统采用的关键技术有正交频分复用(OFDM)、多输入多输出(MIMO)等技术。高速移动环境下,LTE-Advanced系统信道在短时间内会发生快速的变化,精确的信道估计技术对于接收端准确恢复发送信号必不可少。本文首先分析信道估计技术的国内外研究现状,介绍了LTE下行链路物理信道的结构、LTE下行链路基带信号的处理流程以及关键技术。在对高速移动场景下的衰落信道特性进行分析的基础上,研究基扩展拟合时频双选信道模型,介绍复指数基、离散余弦变换基、多项式基、离散卡-洛基函数、椭圆基函数以及结合过采样技术的修正复指数基等常见的基扩展模型,仿真分析各个基扩展模型归一化均方误差以及拟合实际信道的性能。随后,搭建LTE下行链路基带系统信道估计仿真平台,介绍了LTE系统无线帧结构,导频结构及导频序列生成,LTE下行信号处理流程的发射系统模块、物理信道与LTE下行链路接收系统模块,仿真验证平台的准确性。其次,在LTE下行链路仿真平台上分别仿真分析了不同发送接收天线、不同MIMO检测算法、不同调制方式、不同信道模型场景下以及不同终端移动速度下,基于导频的LS、LMMSE、SVD-MMSE和简化SVD信道估计算法性能,仿真分析得到LS信道估计算法的估计性能最差,LMMSE估计算法和简化SVD算法性能最优。最后,研究高速移动环境下的信道估计算法性能仿真,仿真结果表明在高速移动场景下,多天线多径LTE下行链路中基扩展模型可以更好的拟信道,信道估计算法性能比LS算法更优。特别在分析研究120km/h和350km/h两种不同终端移动速度下,基扩展信道估计性能的变化,发现终端移动速度的变化对估计性能有很大的影响。