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LTE(Long Term Evolution)作为新一代的无线通信标准,进一步提高了无线通信中的数据传输质量。同时,随着中国高速铁路的迅速发展,高速移动环境下车地间高质量无线通信的需求日益增加。为满足上述需求,需要考虑在高速铁路中开展基于LTE-R(Long Term Evolution-Railway)的无线通信。 然而在高速移动环境下基于LTE-R的无线通信中,无线信道将呈现时间频率双重选择性衰落,这将对信道估计环节造成了巨大的挑战。一方面,为了准确地估计出时间频率双重选择性信道,需要消耗更多的导频资源;另一方面,为了提高通信中的频谱利用率,需要尽可能地减少信道估计中的导频开销。本文主要针对上述矛盾,研究了高速移动环境下LTE-R系统中的信道估计技术。通过本文的研究,利用更少的导频开销实现了对时间频率双重选择性信道更加准确的估计。 首先,本文研究了高速移动环境下LTE-R系统中基于导频的频域信道估计方法。在传统的基于导频的频域信道估计方法的基础上,本文将一种时频二维插值的方法应用到了高速移动环境下LTE-R系统的信道估计中。通过同时利用信道在时域和频域的相关性,该方法显著提高了信道估计的准确度。此外,通过分析时间频率双重选择性信道的特点,本文总结了传统LTE下行链路导频图案在高速移动环境下存在的问题,并提出了高速移动环境下LTE-R下行链路导频图案的优化思路。本文根据该导频图案优化思路,同时结合ITU-VehA信道和COST259-RA信道,设计了LTE-R下行链路优化导频图案。通过合理设计高速移动环境下的导频图案,本文利用复杂度更低的信道估计方法,实现了对时间频率双重选择性信道更加准确的估计。 其次,为了进一步降低信道估计中的导频开销,针对具有时域稀疏性的信道,本文研究了高速移动环境下LTE-R系统中基于压缩感知的信道估计方法。通过同时利用信道的时域稀疏性以及LTE-R子帧中各OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)符号所对应信道的时域相关性,本文提出了一种LTE-R系统中基于压缩感知和插值的信道估计方法。该方法显著降低了信道估计中的导频开销。同时仿真结果表明,该方法在高速移动环境下仍然具有良好的性能。针对LTE-R时隙中各OFDM符号所对应信道的稀疏相关性,本文提出了一种LTE-R系统中基于分布式压缩感知的信道估计方法。通过对LTE-R时隙中多个OFDM符号所对应的信道进行联合估计,该方法进一步提高了高速移动环境下LTE-R系统中信道估计的准确度。尤其当信噪比较低时,该方法相对于传统的基于压缩感知的信道估计方法的性能提升更加明显。