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在LTE无线通信系统中,要求在20MHz带宽下,下行达到100Mbit/s和上行50Mbit/s的峰值速率,同时,由于用户终端的高速移动,使得多普勒频移增大,信道在短时间内会发生快速的变化,因此,高移动时变信道条件下的有效信道估计变得十分迫切。首先,介绍了3GPPLTE下行链路的物理层标准和相关协议,分析了OFDM和MIMO关键技术,无线信道传输特性,包括平坦衰落与频率选择性衰落的建模方法以及高速移动环境下对OFDM与MIMO-OFDM系统的影响,给出了本文仿真的信道模型。其次,搭建了LTE下行链路基带系统仿真平台,同时介绍了传统的LS,MMSE, SVD-MMSE等信道估计算法,时域和频域的插值方法,以及ML信道检测算法,完成了各算法的性能仿真。仿真结果表明,SVD-MMSE算法在MMSE算法基础上,降低了复杂度,系统误码率和均方误差一致,较之LS算法有一定的性能提升。ML检测算法复杂度高,但是信号检测性能最优。随后,研究了时变衰落信道的基扩展拟合模型,介绍了复指数基,多项式基,离散余弦变换基和基于均方误差最优准则的KL-BEM等常见的基扩展模型,在传统的复指数基扩展模型基础上,结合过采样技术与修正的CEBEM模型,完成了对建模基函数的改进,对各类基模型的均方误差性能进行了仿真分析。最后,在时变衰落信道条件下,将基扩展模型应用于LTE下行链路系统。导频OFDM符号处信道响应使用LS,MMSE算法进行估计,一个子帧内的时域OFDM的时变信道响应使用基扩展进行信道拟合,仿真了系统误码率和信道响应均方误差。改进的CEBEM模型在基函数构建时采用过采样技术,使得频率分辨率增加,同时,采用修正的CEBEM模型,使得拟合频率最大值与多普勒频移最大值刚好相等,降低了CEBEM拟合误差,仿真结果表明,在复杂度未提升的前提下,系统误码率以及拟合信道均方误差较之CEBEM都有较大提升。