随着4G移动通信技术的快速发展,LTE-Advanced标准的应用越来越广泛。LTE-Advanced上行链路具有支持高速数据传输、高频谱效率、高移动性等诸多优点,这主要得益于上行链路采用单载波频分多址(Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access,SC-FDMA)技术。该技术具有峰均比低、频谱利用率高、抗衰落能力强等特点。但是,在快速时变信道下,多普勒频偏影响子载波间的正交性,造成信号严重失真;另一方面,在多径信道下,基站与用户间的不同定时偏差也会造成信号失真。因此,为保证SC-FDMA系统中各信号间的正交性,接收端与发送端需要在频率与时间两个方面保持同步。本文针对多径快时变信道下多用户场景中的频偏和定时偏差问题进行深入研究,提出了一种新的符号定时估计算法,并对现有经典算法和新算法进行仿真分析,最后通过高效的硬件平台进行仿真,为频偏和定时问题的更进一步研究带来可能性。本文的主要研究内容包括如下几点:首先,介绍SC-FDMA技术的基本原理,包括其生成方式、映射方式及优缺点;介绍LTE上行链路中的基本概念,包括系统模型、本文所使用的上行链路帧结构和同步估计需要使用的解调参考信号。其次,研究快时变信道下的频偏估计问题。介绍了几种经典的频偏估计算法,从多用户的角度对其进行详细的公式推导,给出各算法的估计范围,并最终通过仿真得到各算法在不同速度下的性能;在综合考虑性能与资源后,给出了特定环境下的最优选择,对于频偏估计的硬件实现方案具有一定的选择指导意义。然后,研究多径快时变信道下的符号定时问题。介绍了几种经典的符号定时估计算法,通过仿真和性能分析,总结现有算法的不足之处和适用范围;在传统的基于导频的符号定时估计算法基础上,提出了一种基于分块迭代相关的符号定时估计新算法。提出算法首先通过导频选择筛选出最合适的导频符号,并对选出的导频进行分段相关和定时估计,之后利用第一次估计值对接收导频进行频域修正,最后进行算法迭代并得到最终定时估计值。仿真结果表明,与传统的第一径搜索算法相比,所提出的算法将估计性能提高了20%-40%,并降低了实现复杂度。最后,为了提高研究效率,并对频偏和定时问题进行跟踪监测和统计性分析,对基于循环前缀的频偏估计算法和本文提出的符号定时估计算法进行硬件设计;并在以太网帧结构内,设计了一种基于MAC地址自动识别的分布式传输协议,并基于该协议完成以太网通信FPGA实现,同时借助实验室开发的OFDM模块及上位机平台进行同步算法仿真验证。