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LTE-Advanced是3GPP提出的LTE的增强技术，旨在提高传输速率以适应移动宽带通信市场的应用需求，并保持3GPP标准在移动通信领域的竞争力。它继续沿用了正交频分复用(OFDM)和多入多出(MIMO)技术作为物理层核心技术。MIMO信道状态信息估计的准确与否，将直接影响接收端的信号检测，所以信道估计在LTE-Advanced系统中起着十分关键的作用。信道估计技术是一种相对较复杂的技术，它需要通过大量的线性和非线性运算来保证其结果的精确度，由于软件方案无法满足LTE-Advanced系统高速率的性能需求，因此对信道估计技术进行硬件实现的设计研究也势在必行。
本文首先深入分析和研究LTE-Advanced物理层协议，然后重点对其帧结构、物理资源块结构、下行参考信号、多径信道模型和下行链路流程等内容进行了研究。基于以上研究成果，文中主要对最小平方(LS)算法、线性插值算法、最小均方误差(MMSE)算法、线性最小均方误差(LMMSE)算法等基于参考信号的估计算法进行性能仿真和实现分析，从算法性能和实现复杂度两个维度对比衡量，最终选择采用LS算法对参考信号位置上的数据进行估计，然后再利用参考信号估计值，采用LMMSE和线性插值算法分别进行频域估计和时域估计，并进行ASIC实现。基于选择出的算法方案，本文以高速率、小面积、低功耗、可扩展等性能为硬件实现目标，提出一种适用于LTE-Advanced系统的信道估计ASIC实现方案。该方案以一个OFDM符号为单位进行估计，与采用PRB为单位进行估计相比资源消耗减少3-4倍;在频域估计实现过程中采用滑动窗设计和流水线方式提高运算速率和吞吐量，保证一个cycle能够得到一个信道估计值;时域估计实现过程中通过与频域估计并行流水来减少延时，满足了LTE-Advanced系统信道估计实时性要求。本文以4X4的MIMO天线为例，用Verilog HDL硬件设计语言对论文中设计方案进行代码实现，并使用LEDA工具对代码的正确性和可行性进行分析，然后通过白箱测试方法进行功能验证，最后采用SMIC65nm CMOS工艺库进行逻辑综合，验证了本实现方案的正确性和可行性，方案性能达到LTE-Advanced系统的性能需求。