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第三代合作伙伴项目(the 3rd Generation Partnership Project,3GPP)提出的长期演进计划(Long Term Evolution,LTE)引入了多方面的技术革新以增强无线通信系统的整体性能。LTE上行链路采用峰均比较低的单载波频分多址技术(Single Carrier Frequency Division Multiple Access,SC-FDMA)技术。同时,发送的帧结构设计成带有循环前缀(Cycle Prefix,CP)的形式以有效抵抗符号间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)和载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)。通常CP长度大于信道冲激响应的最大延迟,然而,在一些特殊的通信环境中,例如,开阔的山地、高速的列车等环境,都会造成信道响应具有较大的时间延迟,这直接导致了原本的CP长度不再满足要求,导致传统解调算法性能严重下降。本文基于LTE上行链路的SC-FDMA技术,针对相关的物理层调制解调技术展开研究,本文的主要贡献可以归纳为如下三个方面:1.在充分理解LTE标准的基础上,着重针对上行链路物理层处理的相关技术细节搭建系统级仿真平台,平台主要包括:基于Turbo码的信道编码和译码、SC-FDMA组帧、多径频偏信道模拟,接收端频偏纠正、信道估计以及均衡补偿等算法实现。2.在CP长度充足的条件下,研究并实现了适合LTE上行链路的频偏纠正算法、信道估计算法和均衡补偿算法。研究表明:频偏纠正适合采用基于导频和基于CP的相关算法;对于信道估计,重点研究了最小二乘算法、最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)算法和基于离散傅里叶变换的估计算法,后者更具有性能优势;对于均衡补偿,详尽讨论了线性均衡算法、基于MMSE的残余码间干扰消除(MMSE-Residual ISI Cancellation,MMSE-RISIC)算法和频域判决反馈均衡算法(Decision Feedback-Frequency Domain Equalization,DF-FDE)。基于LTE上行链路的仿真结果同样表明MMSE-RISIC算法对编码SC-FDMA系统的均衡补偿性能具有明显改善。3.在CP长度不足的条件下,本部分主要针对均衡补偿的角度进行研究,论文:一方面,从时域均衡的角度出发,基于等效信道缩短的思想,研究了最大缩短信噪比算法和基于零点消除的信道缩短算法以及自适应盲均衡即冗余重构多载波均衡算法。研究表明:信道缩短算法在SC-FDMA系统中的有效性并不明显;另一方面,从频域均衡角度,在研究了MMSE均衡算法、联合RISIC和CP重构的均衡算法的基础上,论文提出了适用于SC-FDMA系统的基于最小均方误差的判决反馈(MMSE-DFE)算法,并通过搭建的SC-FDMA链路仿真平台验证了提出算法的有效性,在CP不足情况可以获得更好的误码率性能。