2004年，3GPP启动了LTE(Long Term Evolution)的标准化工作，此后，LTE技术得到了广泛的研究和应用。对于TD-LTE技术而言，由于中国TD-LTE运营商的大力推进和全球示范效应的引领作用，预计到2017年底全球TD-LTE用户将达到14亿。而日益成熟的软件无线电技术使得无线电实现起来更加灵活，必然成为LTE设备主要参考技术之一。LTE的小区搜索和下行同步技术是UE接入小区的第一步，其性能直接影响到LTE网络性能和用户的体验。因此，本文主要围绕TD-LTE小区搜索和下行同步技术展开，研究并设计了具有一定实际应用价值的TD-LTE小区搜索和下行同步方案，并在目前最主流的软件无线电平台上进行了实现，主要研究内容包括如下几个方面：　　1．从LTE物理层帧结构和同步信号出发，分析了LTE系统中实现帧定时同步的基本方法。　　2．研究并设计了TD-LTE小区搜索和下行同步具体方案。从计算复杂度和抗频偏两个角度研究了PSS(主同步信号)信号相关的传统检测算法和分段相关检测算法。研究频率同步时，从频偏估计范围和性能两个角度比较了两种小数倍频偏估计算法。对于CP类型的检测，研究了一种算法复杂度低的盲检算法。在SSS(辅同步信号)信号检测时，对比分析了传统的SSS信号盲检算法和一般的SSS信号检测算法，并且通过PSS信号进行信道估计，提高了SSS信号检测性能。最后，对整个方案进行仿真分析，当信噪比大于4dB时，同步正确率几乎达到100％。　　3．最后，本文选择了目前最主流的软件无线电GNURadio+USRP平台对本文的方案进行了实现和验证测试。用Intel SSE指令集对关键算法进行了优化，使关键算法的耗时减少了大约50%。在较好的实际环境中测试时，同步正确率高达99.7%。　　通过研究和实现说明，本文的TD-LTE小区搜索和下行同步方案在实际应用中有一定的价值。