随着移动通信的蓬勃发展,全球无线通信呈现出移动化、宽带化和IP化的趋势。为了对抗WiMAX、Wi-Fi等移动宽带无线接入技术的市场挑战,提高3G在新兴宽带无线接入市场的竞争力,3GPP开始了UMTS技术的长期演进(Long Term Evolution ,LTE)技术的研究,以实现3G技术向B3G和4G的平滑过渡。本文以R8 LTE物理层通信协议为基础,基于MATLAB建模,设计了一个LTE下行物理层链路级仿真系统平台,并利用该平台对关键技术进行性能评估和验证。论文首先介绍了LTE系统的技术背景、演进目标及系统架构;阐述了LTE下行物理层关键技术OFDMA、MIMO、HARQ的原理;并重点对MIMO的三种实现方案:发射分集、空间复用、波束成形进行了分析。其次,基于LTE通信协议分析下行链路的基本原理,研究并实现了LTE物理层下行链路级的仿真平台;给出了下行链路仿真平台的系统结构图、各主要模块的实现原理以及设计流程图;并在该仿真平台上对LTE物理层关键技术MIMO进行了仿真评估及算法分析;通过仿真验证了MIMO与OFDM技术的结合可以极大地提高无线通信系统在频率选择性信道下的通信能力。最后,基于此平台,研究了基于导频的LTE系统下行信道估计算法,详细分析了LS、MMSE导频信道估计算法及各类内插算法。基于MMSE信道估计的自相关矩阵求逆运算量大的特点,提出了一种基于LMMSE算法的改进方法-近似线性最小均方误差(Approximate Linear MMSE ,ALMMSE),并结合Matlab仿真对其性能和实用性进行验证和分析。仿真结果表明,该简化算法与MMSE算法性能相近,并降低了计算复杂度,易于实现。