长期演进计划(LTE)是3GPP针对宽带无线化发展而提出的一个无线通信技术。LTE系统引入OFDM/FDMA和MIMO等关键传输技术,能显著增加频谱效率和数据传输速率。本文首先介绍了LTE的帧结构、时频结构和解调参考信号,根据LTE上行SC-FDMA多址方式搭建了发端系统结构模型。接着简单介绍了LTE上行系统的关键技术,重点分析了多用户MIMO技术,并介绍了LTE系统典型信道模型。由于LTE系统中插入了导频信号,本文研究了基于导频的信道估计算法,主要包括LS、MMSE、LMMSE、DFT算法和DCT算法,详细介绍了各个算法的原理、算法性能和复杂度。针对传统的DFT算法在SC-FDMA系统中估计性能太差的问题,对传统的DFT算法进行优化,使其在SC-FDMA系统中拥有较好的估计性能。为降低复杂度,给出一种频域平均的信道估计算法,在时域分析的基础上,从频域推导出该算法带参数的均方误差表达式,利用此通式可以根据不同信道的信道时延和SNR条件合理选择算法参数,以达到性能最优。LTE R10版本支持的多用户MIMO技术为多个单天线的用户设备和多天线的基站构成的虚拟MIMO系统,本文研究了该系统中信道估计和检测算法的实现。结合虚拟MIMO的特点,本文提出不同的信道估计算法在多用户MIMO系统中的实现方案。在分析了非线性检测算法在SC-FDMA系统中的高复杂度的基础上,研究了三种经典的检测算法:ZF、MMSE和OSIC算法,并分析各个算法的原理和仿真性能。最后,仿真不同的信道估计算法在2′2 MIMO、4′4 MIMO下的性能。综合考虑性能和复杂度,在发射天线数分别为1、2、4时,选取出合适的信道估计算法。