LTE是移动通信系统由3G向4G演进的主流技术,支持可变带宽组网,提供下行100Mbps的峰值速率,大幅降低系统时延,采用全IP组网方式,提升小区边缘用户的数据速率。TD-LTE是LTE标准协议中的一个重要组成部分,它用不同时间来区分上下行数据。其中,小区搜索是其它通信设备接入TD-LTE系统的第一步,因此是非常关键的一步,决定了后续通信过程是否能顺利开展。FPGA芯片是一种支持可编程的芯片,可以将数学算法通过编程转化为芯片上的硬件电路。FPGA芯片不同于常见的CPU,ARM,DSP等芯片,它是并行处理方式,数据能够通过FPGA芯片得到快速并且实时的处理。如今,通信系统日益增加的速率指标要求芯片能够以更快的速度进行计算,所以FPGA芯片在电子通信系统中已经得到广泛使用。综合上述几个方面,研究如何在FPGA芯片上实现TD-LTE系统的小区搜索算法具有现实意义。本论文首先研究现有的TD-LTE小区搜索算法,在此基础上总结出一种具有实用性的小区搜索算法,其综合考虑了算法结构和FPGA芯片的处理速度,在保证搜索性能的前提下具有较低的复杂度。首先,在主同步信号粗同步过程中,提出了降采样方式下信号的匹配滤波算法。该算法是将接收信号先通过8倍降采样滤波,再与本地的3种主同步信号分别相关来进行设计,能够在较短的时间内快速找到主同步信号的大致范围,降低程序运行的速度。其次,在主同步信号细同步过程中提出了窗口机制的相关计算算法,即在粗同步得到的位置附近设置长度为73个采样点的窗口,将这73个采样点分别作为主同步信号的头位置,和本地主同步信号做相关运算来确定主同步信号的头位置。该算法能够非常精确地得到主同步信号的头位置,并且计算量不大。然后,在频率偏移粗估计中,本论文采用了等步长频偏序列的相关计算算法,即将具有等间隔频率值的多个主同步信号分别与接收的主同步信号进行相关运算。这种算法能够快速地判断出接收信号的频率偏移的大致范围。在频率偏移细估计中,引入了相位-频率映射法,将接收到的主同步信号和辅同步信号之间的相位旋转角度乘以一个系数得到接收信号的频率偏移细估计的结果。这种算法能够比传统的CORDIC算法更快速地计算出频率偏移细估计结果。最后,使用MATLAB软件工具搭建了算法仿真平台,并验证各个子模块的性能均满足设计要求。基于上述软件仿真平台,将此小区搜索的算法移植到Xilinx K7的FPGA芯片上,完成其功能和性能测试。针对本论文实现的算法,设计Verilog程序时考虑了Xilinx K7芯片的资源使用量和程序运行的稳定性,以使系统达到最优状态。