因为方便快捷、灵活高速的特点,高速铁路逐渐成为中国人民出行的首选方式。中国高速铁路路网的建设也是国家基础设施建设的重中之重,未来中国将逐步建成“八纵八横”的高铁网。以高数据速率、低时间延迟、低能耗为性能目标的第五代移动通信技术(The Fifth Generation,5G)也进入了一个逐步普及商用的新时代。高铁区别于普通场景,是一个典型的具有连续广域覆盖和高移动特性的场景,所以在该场景的通信技术研究是一个重要且具有挑战性的技术领域。在5G相关技术的研究中受到了专家学者的广泛关注。大规模天线阵列技术是5G技术的核心技术之一,据相关研究表明在基站部署大规模天线阵列可以大幅提升网络容量和用户体验。要满足5G在高移动场景用户体验速率达到100Mbit/s的要求,高铁大规模天线场景的快时变信道估计技术是一个必须攻克的技术难题。因为快速移动和复杂多变的地形,在高铁场景中无线信道的特性与常规场景的无线信道特性大相径庭。并且大规模天线多输入多输出本身就是一个技术难题,其难点在于如何贴合本身架构特征,设计低计算复杂度、低导频开销、低导频污染的信道估计算法。传统的信道估计算法并不能解决这些问题。所以本论文主要研究的课题是高铁大规模天线场景的快时变信道估计技术。论文主要探究了基站部署大规模天线的高铁场景下的上行和下行链路的信道估计解决方案:(1)设计上行链路的信道估计解决方案时,先根据大规模天线高铁场景服务多用户、基站装备天线线性阵列、信道为时变信道、周围散射体丰富的场景特点,设计了基于正交频分复用通信系统的系统模型。利用大规模天线阵列角度域稀疏的特性,基于前面提出的系统模型设计了信道估计算法。然后通过角度旋转和导频设计的方法,分离各个信道的参数,提高算法的估计精度。文章中还推导了估计器的克拉美罗下界,最后通过仿真结果验证了提出算法的有效性。(2)下行链路的信道估计方案的设计主要关注了波束赋形向量。该向量的设计用到了上行链路估计出的角度域信息。系统在下行链路传输信号时采用该波束赋形向量后通过最小二乘法就可以得出信道的估计值。然后分析了该方案的理论下界。最后,通过仿真结果验证算法的有效性。