为满足无线移动通信数据业务不断增长的需求，和应对WiMAX等宽带接入技术的挑战，3GPP在2004年底启动了LTE技术的标准化工作。LTE采用OFDM技术和MIMO技术相结合，有效的抵抗频率选择性衰落并显著提高系统容量。本论文在研究LTE链路技术的基础上，详细分析物理层关键技术，并给出LTE下行链路硬件系统实现。　　 1.针对LTE下行链路物理层，详细研究了其TDD帧结构和基带数字信号处理过程，给出了20MHz带宽下几种调制编码方式的性能比较，并在此基础上分析了OFDM系统的关键技术。　　 2.针对LTE物理层的关键技术，详细分析了其理论算法和硬件实现。对于经典的时域同步算法，分析了不同定时情况的ISI性能，并修正了经典的延时相关算法适合于硬件实现。对于频率同步算法，提出了自行设计的同步符号进行频偏估计，并给出了实时动态补偿的改进算法。　　 3.对于信道估计，在比较LS和MMSE算法的基础上，仿真分析了两种算法在几种实际信道条件下的误码性能，综合选择适合于硬件实现的算法。对于信号检测，详细分析了QPSK和16QAM的软解调技术，在硬件实现的基础上提出简化算法，并验证该算法硬件实现的可行性。　　 4.针对LTE下行链路进行总体硬件实现设计并实现硬件系统。首先评估了基带数字信号处理开发板和射频开发板，并详细研究和开发了基带板的TIC6000DSP的所有片内外设驱动。之后联调射频模块和基带信号处理模块，设计每个模块的处理流程，应用DSP/BIOS调度，并针对实时信号处理要求优化各个模块，同时分析了定点算法和理论算法的误差，最后实现整体硬件系统。