低轨卫星移动通信系统与地面第五代（5G,5th Generation）移动通信系统相融合能够充分发挥两者的优势,推动构建全域内无缝覆盖和全时接入的通信网络。然而,由于星地无线通信环境存在超大小区半径、动态长时延以及动态大多普勒频偏等不同于地面无线传播环境的特点,低轨卫星与地面5G融合仍面临着诸多挑战。针对星地融合过程中存在的时延补偿、多普勒补偿、上行随机接入以及功率控制等难题,位置信息能够提供有益的帮助,同时辅助波束对准和实时跟踪,在多波束卫星系统下发挥着不可或缺的作用。本文对5G融合低轨卫星移动通信系统通信与定位一体化展开研究,在对5G融合低轨卫星移动通信系统及星地链路参数特性的研究基础上,重点探索如何利用5G新空口（NR,New Radio）同步信号以及大规模天线阵列技术实现对地面终端的准确定位。首先,研究了5G融合低轨卫星移动通信系统及星地链路参数特性。根据Sa T5G（Satellite and Terrestrial Network for 5G）和3GPP（3rd Generation Partnership Project）关于5G融合卫星移动通信系统的研究,总结卫星移动通信系统与5G融合的网络架构、融合案例、标准化进程等研究现状。在回顾星地链路常用坐标系的基础上,进一步地给出角度、时延以及多普勒频偏的星地参数几何计算方法。仿真结果表明,星地链路通信时延以及多普勒频偏远大于地面通信系统的时延与频偏值,并且随时间动态变化。其次,研究了基于到达时间差（TDOA,Time Difference of Arrival）/到达频率差（FDOA,Frequency Difference of Arrival）的5G融合低轨卫星移动通信系统定位技术。在单星场景下,利用基于5G NR下行同步信号的时偏和频偏估计算法,得到TDOA和FDOA估计量。在此基础上,建立TDOA/FDOA估计量与地面终端位置之间的关系,从而构建基于TDOA/FDOA的定位问题。针对这一优化问题,从算法最优性以及计算复杂度出发,分别设计二次罚函数法和约束加权最小二乘（CWLS,Constrained Weighted Least Squares）法两种算法来求解地面终端位置。所提算法能够利用5G NR规定的同步序列实现对地面终端的准确定位。为了评估所提算法的性能,进一步地给出克拉美罗界（CRLB,Cramér-Rao Lower Bound）用于性能分析。最后将单星定位场景扩展到多星场景,提出基于TDOA/FDOA的多星系统定位方法。仿真结果表明,所提二次罚函数法和CWLS算法的性能能够有效地接近CRLB,并且CWLS算法能够在几乎不损失定位性能的情况下显著降低计算复杂度。最后,研究了基于下行离开角（AOD,Angle of Departure）的5G融合低轨卫星移动通信系统测向定位技术。在单星场景下,利用大规模天线阵列以及地表约束条件,提出基于AOD的测向定位技术,从而将定位问题转化为AOD估计问题。在此基础上,利用5G NR同步序列估计AOD参数,提出一种基于最大似然（ML,Maximum Likelihood）方法的AOD估计算法。上述所提算法能够利用5G NR规定的同步序列实现对地面终端的准确定位。进一步地,针对同一卫星波束覆盖区域不同位置同步和定位性能差异大的问题,提出一种基于联合同步和AOD定位的预编码设计方法,考虑广域覆盖范围内所有可能的AOD上的同步和定位性能。该方法以最小同步和定位性能准则为目标,以各天线相等的发射功率为约束条件,利用线性加权法以及流形优化进行算法设计。仿真结果表明,所提联合同步和AOD定位方法相比于仅优化同步或者AOD定位均可以提供显著的性能增益。