近几年来,伴随着无线通信技术以及网络技术的发展,手机、平板电脑和智能手表等智能终端得到了快速普及。终端用户“井喷式”的增加,使得用户对移动通信系统的传输容量以及上传/下载速度的要求也越来越高。为了应对新兴通信技术所带来的市场挑战和用户业务需求的增长,3GPP(3rd Generation Partnership Project,第三代合作伙伴计划)组织开始了对LTE-A(Long Term Evolution-Advanced,增强型长期演进)的技术研究。作为LTE(Long Term Evolution,长期演进)的升级版本,LTE-A在各方面获得进一步的突破,达到了更大的传输容量、更快的峰值速率以及更优良的系统性能的目标,成为移动通信发展的一个重要转折点。本文将3GPP物理层协议作为基础,首先简单介绍了LTE-A系统物理层的一些基本概念,接着分析了网络架构、系统帧结构以及LTE-A系统中物理层所采用的关键技术,从而阐述了LTE-A系统相较于传统的技术具有更加优秀的性能。然后,文章对系统下行链路的物理层各个传输信道分别进行了简要说明,并着重分析了它们的结构功能及特点。其次,本文通过一个数据接入的MATLAB仿真实例,详细分析了物理层下行数据的接入流程,描述了数据在终端和网络端之间建立连接和搭建通信的具体过程。其次,文章还重点分析了下行链路中负责传输大量数据的PDSCH(Physical Downlink Shared Channel,物理下行共享信道),描述了该信道数据处理的各个步骤。同时,在接收端设计出一套PDSCH信道的数据接收方案。该方案采用LS(Least Square,最小二乘)算法结合线性插值的方式来进行信道估计,选用QR分解算法做信号检测,并对其他各模块的功能实现和算法选取进行了分析讨论。最后,针对国家重大专项“TD-LTE-A系统试验设备开发”和研究所合作项目“LTE-TDD物理层接收实现技术”的研发需求,本文在对系统下行链路进行研究和链路仿真的基础上,采用TI(Texas Instruments,德州仪器)公司的DSP(Digtal Signal Processor,数字信号处理)芯片TMS320C6455对LTE-A系统物理层的下行链路进行设计和硬件实现。并且根据各个模块程序在测试平台上的仿真运行结果,通过对其存储空间及时间损耗的性能分析,验证了该设计方案的可行性和实用性。