近年来,LTE-A技术在全世界得到广泛研究,作为LTE技术的后续演进,LTE-A具有更优良的性能,它能够提供更高的数据传输速率、更高的频谱效率和系统吞吐量,能支持灵活的频谱带宽配置,非常具有研究价值。在全球推动LTE-A技术商用的同时,我国高铁建设迅猛增长,高铁上的移动用户数量越来越多,因此对移动通信在高铁环境下的应用提出了更高的要求。LTE-A系统中,UE在被调度之前,首先要完成上行时间同步过程,才能被调度,再传输上行数据。在传输过程中,又要求系统能正确估计和矫正接收信号的载波偏移,以保证数据传输的准确性。在高速铁路环境下,由于列车高速运动导致终端和基站之间存在很强的多普勒频移以及较大的时偏,会严重影响系统接收机的性能。因此,高速场景下的上行同步技术非常具有研究意义。本人结合实际研究项目,对LTE-A上行链路物理层关键技术研究的基础上搭建了完整的上行PUSCH链路整个同步过程仿真链路,所做的主要工作包括：(1)研究了LTE-A系统性能指标以及上行链路关键技术,研究并设计了PUSCH发射机和接收机方案。对比LTE系统,在LTE-A中加入了多载波聚合技术,仿真分析了该技术可将多个分散的LTE系统频带聚合到最大100MHz,满足LTE-A的峰值速率需求的同时,还可以兼容LTE系统。(2)分析了高铁环境下的信道特点,根据3GPP标准协议搭建了高铁信道模型,并仿真分析了普通信道和高铁信道的信道特点的区别。(3)研究了高速场景下的时偏估计技术,对目前时间同步技术在高速场景下的缺陷和优点进行分析。通过将DFT信道估计技术和DMRS时偏估计技术相结合,提出了一种改进的适用于高速场景的大时偏估计技术。并在高速场景下仿真验证改进算法的有效性和可靠性。(4)研究了高速场景下的频偏估计技术。通过将CP和DMRS频偏估计技术相结合,提出一种改进的对抗高速场景多普勒频移的大频偏估计技术。仿真表明,该算法具有更大的估计范围,可有效对抗高速环境下的多普勒频偏。