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在城市峡谷和室内环境中，信号在传输过程中受多径衰落和非视距的影响，导致长期演进（LTE）系统的时延参数无法精确估计。针对该问题，提出一种基于多输入多输出（MIMO）的LTE时延参数估计算法。采用具有良好自相关特性的主同步信号作为参考信号，利用MIMO发射分集和最大比合并接收技术降低信号传输过程中的误码率，通过参考信号与接收信号进行互相关处理，获得时廷估计。仿真结果表明，当累积分布概率为90％时，该算法的时延参数估计误差比参考算法提高了大约5个最小采样间隔。