第五代移动网络(5th Generation Mobile Networks,5G)作为新一代移动通信系统,在广覆盖、低时延和大连接的场景下运用广泛,针对5G系统的测试方案逐渐增多。5G即将进入全面商用的时代,需提供专业的测试仪器设备。目前市场上众多先进的通信测试设备被国际市场占据,国内的测试设备功能单一,与高端测试设备存在一定差距,且基带系统的研发存在技术难点,因此研究一款5G终端模拟设备显得尤为重要。本文依托于重庆市重大专项“5G终端模拟器的开发与应用”,重点研究5G小区搜索的同步方案和检测算法,设计出符合课题需求的搜索方案,对其进行硬件现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)设计与实现,并完成仿真测试和性能分析。针对5G系统,本文提出一种新的小区搜索同步方案,并对同步方案中的检测算法进行研究。在不同信噪比和频偏条件下,对比分析三种典型的主同步信号同步算法的检测性能;在辅同步信号频域检测算法的基础上,提出一种低复杂度的极性判断算法;基于课题需求和系统性能,选取合适的同步算法应用于提出的同步方案中,并对同步方案进行仿真分析,仿真结果表明,本文改进的同步算法和提出的同步方案满足课题需求。基于检测算法和同步方案的研究,以自顶向下的设计思想,对小区搜索顶层整体模块和各个子模块进行FPGA设计。充分利用FPGA的并行和流水线执行优势对同步信号检测的硬件实现方案进行设计与优化。借助Vivado仿真平台对小区搜索模块进行功能仿真,仿真结果表明,本文设计的硬件实现方案测试结果与MATLAB仿真结果一致。最后将小区搜索模块运用到5G终端模拟器基带板进行联调测试。相关的测试验证表明,在5G系统100MHz带宽下,本文提出的小区搜索同步方案主要资源占用均在35%以内,具备工程实现的可行性和合理性,满足应用需求。