随着移动通信技术的发展和普遍应用,人们对通信的需求越来越高,近年来通信业务种类日益增多,通信场景也越来越多。移动数据业务时代的到来和竞争的加剧进一步推动了技术的发展。LTE的启动是移动通信和无线宽带业务的融合的表现。正交频分复用(OFDM),多输入多输出(MIMO)等技术成为LTE的关键技术。多输入多输出(MIMO)技术在不增加系统带宽情况下利用空间中增加的信道在发送端和接收端采用多天线同时发送信号,因此具有大幅度提高系统传输速率的潜力。同时正交频分复用(OFDM)技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转变成平坦衰落信道,从而可以有效抑制符号间干扰,所以MIMO-OFDM结合的多天线技术成为当前研究的热点。高速移动场景给通信技术带来挑战,高速带来的多普勒频移对通信的质量造成影响。为了保证通信质量,本文主要研究上行和下行物理层方案,并针对高速特点对已有算法进行改进。本文首先介绍了3G LTE系统的现状、系统需求及发展趋势,同时详细介绍了其中的一些关键技术,如OFDM技术、MIMO技术、多址技术、帧结构等。由于高速引起的频偏对通信质量造成了一定的影响。在此对高速场景下的频偏问题进行了研究。对于频偏容忍度的研究,分析了不同调制方式及不同频偏下的误码率性能,并对仿真结果进行分析,得到频偏容忍度值。介绍了两种频偏估计方法,并针对基于导频的ML频偏估计算法研究相应的频偏补偿算法。针对高速移动场景的上行FDD和TDD两种系统进行研究,设计了仿真方案,得到仿真结果并对其进行研究。研究结果表明,在高速的情况下,物理层在使用预编码、自适应调制编码和HARQ技术,FDD1×4和TDD1×8天线方案的情况下,吞吐量性能可以达到比较理想的要求。对于高速环境场景的下行链路系统在此进行研究。分别对多天线分集系统和多天线复用系统进行设计。通过对自适应调制编码方式的改进,在整个工作SNR范围内获得比较理想的吞吐量,而不是局限与固定某种MCS方式。并且对标准的HARQ进行改进,改变重传时的调制阶数,以提高系统性能。在导频设计方面分析了标准四天线的导频设计在高速移动场景应用的问题,并且设计增加了导频的密度,以获得较准确的信道估计,从而提高译码性能。