第三代移动通信系统的研究和开发正在全世界范围如火如荼的展开。WCDMA是第三代移动通信系统的主流标准之一。但随着人们对业务速率要求的不断提高,越来越多的目光投向后三代(Beyond 3G)的移动通信系统。在这一背景下,东南大学移动通信国家重点实验室提出了广义多载波时分双工混合多址(GMC-TDD-xDMA)无线传输技术。定时同步技术在任何数字通信系统中都是关键技术之一。本文主要研究了WCDMA和GMC-TDD-xDMA系统的定时同步问题。首先,本文介绍了直接序列扩频通信系统中的定时同步技术,并针对WCDMA系统进行了分析。在此基础上,研究了残余定时偏差对WCDMA系统整体性能的影响。仿真结果表明1/8码片的定时误差带来的性能损失是可以忽略的。因此,考虑到系统实现复杂度和性能的折中,基于4倍过采样速率的定时同步方案对于接收机的实现是合适的。其次,本文在GMC-TDD-xDMA系统物理层技术之上提出了针对移动信道的定时同步方案。该方案采用二维能量窗技术对多天线和多径能量进行合并,并利用插值技术提高定时同步的精度,具有较好的检测性能。最后,在GMC-TDD-xDMA系统同步方案的基础上用Verilog语言完成了定时同步模块部分电路的FPGA设计。采用多相分解的技术,优化了匹配滤波器和插值滤波器的实现结构,使得电路规模大大下降。