网页浏览、多媒体和文件传输等应用对数据传输速率的需求越来越高,推动着移动通信系统的发展。通过开发垂直方向的空间维度,3D MIMO (three-dimensional Multi-input and Multi-output)技术能够进一步降低小区间干扰、大幅提高系统吞吐量和频谱效率,是应对数据业务飞速增长的有效手段之一。作为3D MIMO系统的一个重要部分,信道估计技术为接收端的分集合并、相干检测和译码提供信道参数,信道估计精度对于接收机后续的处理工作至关重要。从大体上,信道估计技术可分为盲估计和非盲估计两大类,目前被广泛应用的是非盲估计中的基于导频的信道估计技术(PACE, Pilot Aided Channel Estimation)。本文在研究适用于3D MIMO系统的信道估计技术时,采用了基于导频的信道估计方法,主要内容分为如下两个方面：首先,本文研究了适用于3D MIMO系统的导频图案设计方法。在3D MIMO系统中,天线数量较大,如果沿用传统的导频图案设计方法,导频开销会变得非常大,占用过多的系统资源,影响有效数据的传送。因此,本文从减小导频开销出发,在保证信道估计准确性的前提下,提出了4D (four-dimensional)导频图案设计。通过理论推导,本文给出了4D导频图案中导频在横向空域、纵向空域、时域和频域上的间隔所需满足的条件,以保证信道估计的性能。理论研究和仿真结果表明,这种导频图案设计方法不仅能大大减小导频开销,而且通过利用信道在空间的相关性,还能在很大程度上提高信道估计的准确性。另外,仿真结果还表明,根据导频处的信道插值产生其余位置处的信道估计时,时域或／和频域可以从空时频域中区分,而空域的滤波不能,并且纵向空域和横向空域也不能从空时域中区分出来,否则将产生较大的误差。其次,本文提出了适用于3D MIMO系统的信道估计算法。通过深入分析3D MIMO信道的特性,本文研究发现,它可以分解为某一行与某一列天线对应信道的函数,并且这一行和这一列的天线可以运用现有的信道估计算法进行信道估计。根据这种分解特性,本文提出了两种适用于3D MIMO系统的信道估计算法。这两种算法所需的导频开销都较小,可以仅对某一行和某一列天线进行导频的放置。仿真结果表明,当信噪比(SNR, Signal-to-Noise Ratio)较大时,这两种算法的均方误差性能(MSE, Mean Square Error)都超过了维纳滤波算法。以上是本文主要的研究点和创新点,围绕的是3D MIMO系统中的信道估计技术。本文提出的4D导频图案设计方法可以在较小的导频开销下,保证信道估计的性能,提高了3D MIMO系统的有效传输速率。另外,本文提出的信道估计算法充分挖掘了3D MIMO的信道特性,提出的信道可分解结论将为以后的信道估计技术研究提供参考。3D MIMO技术能进一步降低小区间干扰、大幅度提高系统吞吐量和频谱效率,在业界正在引起越来越多的关注,本课题的研究成果会为3DMIMO的研究和应用提供一定的理论参考。