5G是在LTE的基础上演进而来的新一代移动通信技术,具有广覆盖、高容量、高速率等技术优势。与LTE系统接入网络的流程类似,5G移动终端完成小区搜索流程后接入网络,小区搜索作为物理层的重要组成部分,是移动终端与基站进行信号交换传输的首要步骤,提升小区搜索性能是提高通信系统的关键。5G通信系统的同步信号与无线帧架构配置比LTE系统灵活,因此有必要对5G通信信号下行同步检测技术进行研究。本文针对下行同步过程的小区搜索进行研究,主要研究内容如下:首先,概述了5G下行同步小区搜索流程,随后对小区搜索中的PSS同步、SSS同步、频偏估计分别提出了改进算法,并在AWGN信道下分别对各个阶段的算法进行仿真分析。PSS同步中提出了频域差分累加改进算法,接收PSS序列按照叠加分段后的本地PSS序列进行分段,叠加可以降低接收端的盲检运算量,通过差分累加可以提高PSS序列的抗噪性。相比频域差分改进算法,滑动互相关算法的运算量高,分段互相关算法的抗噪性有限,对称自相关算法的峰均比下降,经仿真分析可知,频域差分累加改进算法具有良好的抗频偏性和抗噪性,且计算复杂度比滑动互相关检测算法降低55.8%。针对SSS同步算法计算复杂度较高的问题,提出了基于哈达玛运算的SSS同步检测算法,采用一次哈达玛积运算后,可以快速检测到小区组ID,相比传统SSS检测算法,同步时间缩短了46.2%,提升了5G NR系统的同步检测效率。其次,通常使用小数倍频偏估计算法对终端通信仪器的频偏进行估计,根据PSS序列与SSS序列在时域上符号索引值之差,提出了一种基于联合同步序列的频偏估计算法。相较于基于CP的频偏估计、基于PSS的分段频偏估计、基于PSS的镜像相关频偏估计这三种小数倍频偏估计算法,基于联合同步序列的频偏估计算法性能最佳,SNR为10 d B时,MSE达到10-7量级。最后,在5G基站综测仪5252D上完成了同步检测算法的联机测试。搭建载波频率2.6GHz、带宽100M、SCS30kHz、PCI 3的测试环境,在频偏为0Hz、30Hz、300Hz、350Hz的情况下,5252D均能够准确解调出PCI,可以检测到的Freq Error指标分别是-0.08Hz、29.99Hz和300.02Hz、327.07Hz,信号源设定的频偏值在0Hz～300Hz时,5252D测得频偏与信号源的频偏之差在±1Hz内,频偏误差满足仪表的验收要求。