LTE通信系统,以OFDM和MIMO天线作为关键技术,具有频带利用率高和信道容量大等诸多优点,应用前景非常广阔。然而,高速铁路通信系统对LTE提出的总体要求,即为高速移动终端提供高速率数据传输服务,是其面临的新挑战。相关研究表明,信道估计是增强系统性能和保障正常通信的有效方法。为此,本文在研究经典信道估计算法的基础上,深入探究适用于高速移动场景的基扩展模型信道估计算法,并从多角度仿真分析算法性能。(1)研究慢时变信道估计算法,为下一步探究快时变信道估计算法提供理论基础。具体地,详细讨论块状、梳状和散状等导频的设计方案、结构特点和适用场景,同时利用COST-207中乡村地区的多径信道模型,系统仿真最小二乘(LS)算法、最小均方误差(MMSE)算法和线性最小均方误差(LMMSE)算法的误码率和均方误差(MSE)性能。结果表明,相比于MMSE算法和LMMSE算法,LS算法因未利用信道统计特性和忽略噪声的影响而具有较大估计误差,但运算量小和计算复杂度低的显著优势使其仍得到广泛应用。(2)研究适用于高速移动场景的基扩展模型快时变信道估计算法。首先,基于莱斯衰落信道模型建立高速铁路通信系统架构,分析不能直接利用传统信道估计算法进行快时变信道估计的根本原因。其次,在深入研究采用基扩展模型拟合快时变信道的基础上,以MSE为评估准则,系统仿真复指数基扩展模型、泛化复指数基扩展模型、多项式基扩展模型和离散余弦变换基扩展模型等建模误差,剖析基函数个数和莱斯因子对算法性能的影响。结果表明,易受多普勒效应影响的多项式基扩展模型建模误差较大,而泛化复指数基扩展模型性能较优;增加拟合信道的基函数个数能有效降低估计误差;在信道衰落较严重时,该类算法仍表现出较好性能。(3)研究如何利用等间隔分布的梳状导频簇和LS算法进行基函数系数的估计。首先,通过矩阵变换分离出待求解的基函数系数矩阵。其次,在根据信道快时变特性设计出用于信道估计的梳状导频簇方案基础上,运用LS算法实现对基函数系数的求解。接着,以复指数基扩展模型和泛化复指数基扩展模型为研究对象,系统仿真算法MSE性能。结果表明,基于LS算法固有缺点,利用其估计基函数系数存在一定误差,但仍具有可行性;通过增加基函数个数可提高LS算法估计系数的性能。