为了应对WIMAX等新兴无线宽带技术的竞争以及满足未来移动通信的市场需求,国际标准化组织3GPP在2004年底启动了其长期演进技术的标准化工作,即UMTS长期演进(Long Term Evolution,LTE)技术的研究,以实现3G技术向E3G和4G的平滑过渡。LTE的主要目标是提高数据速率、增大系统容量和覆盖范围、降低系统时延和运营成本。LTE技术通过广泛采用OFDM、MIMO等新技术不但巩固了传统蜂窝移动技术的主导地位而且有助于改善目前通信产业的IPR格局,因而研究LTE具有重要的意义。本文主要是针对LTE物理层上行链路关键技术进行研究,具体研究内容如下:首先,总结了LTE的技术背景、主要性能指标和发展趋势;阐述了物理层上行关键技术OFDMA、SC-FDMA和MIMO原理;并重点对SC-FDMA三种实现方案,IFDMA、DFT-S-OFDM和DFT-S-GMC进行了分析与比较。其次,设计并实现了基于OFDM技术的LTE上行链路的一个仿真平台,分析了LTE上行链路的基本原理;给出了上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。最后,基于此仿真平台研究了LTE物理层上行链路关键技术OFDMA和SC-FDMA,分析了OFDMA和SC-FDMA的时域和频域,提出了一种对OFDMA和SC-FDMA这两种多址接入方案分析的方法,比较了它们在上行链路的传输性能,通过在选择性信道上高功率放大器的输出回退和误码率性能分析,验证了SC-FDMA优点;SC-FDMA频域的两种不同方案DFT-S-OFDM和DFT-S-GMC都具有较低的PAPR,本文针对两者的MAI的性能进行分析和比较,仿真结果表明,DFT-S-GMC的抗多址干扰性能优于DFT-S-OFDM;此外,对SC-FDMA与虚拟MIMO相结合进行了理论分析。