为了适应人们对移动通信的需求，3GPP启动了关于3G演进系统LTE的研究与标准化工作。它是以OFDM技术为核心，在原有3G框架内进行的，是对现有3G技术的增强和演进。而演进的目标是开发具有更高数据速率、更低时延和优化的分组接入技术。在智能天线中，波束赋形是最重要也是最普遍的一项关键技术，它充分利用了分集增益、阵列增益及干扰抑制增益，改善系统性能和提高频谱效率。论文首先介绍了LTE技术背景、无线信道特性以及物理层关键技术，包括多址接入技术、波束赋形技术和同步技术，大致介绍了本文关键算法实现的总体设计方案，包括软硬件总体设计方案，并指明系统物理层由DSP和FPGA联合实现，最后给出实际的验证单板图。然后将多址接入技术分为下行多址和上行多址两个方面进行介绍。其中从OFDMA下行多址技术出发，详细介绍了LTE系统下行算法的几个主要功能模块，包括卷积编码、调制、IFFT变换、CP插入和加窗。从SC-FDMA上行多址技术出发，详细介绍了LTE系统上行算法的几个功能模块，包括信道估计和PRACH处理模块。并通过实际的系统对算法进行验证，发现下行峰值数据速率可达到70Mbit/s，上行峰值数据速率可达到近19Mbit/s。通过对波束赋形过程的研究，本文首先提出了一种智能天线校准的方法，该方法通过在线校正的方式实现，将接收的校准信号去ZC序列之后，连接频谱首尾两端相位，计算出扩展的信道系数，然后经IFFT变换到时域，并将时域信号的中间样点置零去噪后经FFT变换回频域，从而获得新的信道系数，利用这个系数对各个通道进行校准，而后通过EBB算法完成波束赋形操作。通过仿真及实现论证，发现本文所述的校准方法和赋形算法能使赋形增益有所提高。论文还提出了一种OFDM同步位置估计方法，该方法将循环前缀等分为两段信号，然后比较分段信号的信噪比，并采用递归二等分的方法得出OFDM有效数据符号的同步起始位置。最后将本文提出的方法与常规方法进行了对比论证，发现在信噪比为10dB时，同步位置的估计误差小于1%。