为了满足全球市场对移动通信系统性能的强烈需求,3GPP组织启动了第五代移动通信系统的研究。5G技术旨在实现超高的无线传输速率、超低传输时延和超高可靠性,并广泛应用于虚拟现实、无人驾驶、物联网等新兴业务场景。目前,5G的无线接入空口标准协议冻结,5G网络架构与关键技术已成为时下通信行业的研究热点之一。小区搜索与下行链路同步过程作为移动通信系统物理层的重要节点,是实现5G无线接入技术高性能的关键。小区搜索过程必不可少的步骤是检测同步信号,终端设备检测到同步信号的时频位置,实现下行链路同步才能解调接收信号,获取基站系统消息与数据信息以建立持续通信。5G系统的物理层信号处理比以往的通信系统更加复杂且5G占用更高的频段,与LTE系统不同的是,5G NR下行链路的同步信号与PBCH信道捆绑在一起形成SS/PBCH块,SS/PBCH块的结构复杂且序列长度更长,使得同步信号的检测复杂度成倍增高,且硬件实现难度更高。然而现有的小区搜索与下行链路同步方案不能满足5G下行链路的检测需求,高频偏会严重影响下行链路同步信号的检测性能,因此需要进行大量的研究对高频偏鲁棒性、低实现复杂度和检测性能高的设计方案,本文就小区搜索与下行同步方案提出了改善的同步信号检测算法以及降低检测复杂度的实现方案,具有很高的参考价值。本文在LTE的主同步信号与辅同步信号的基础上研究了NR的同步信号性能,验证了NR同步信号的低检测复杂度与良好的抗频偏性能。同时还研究了SS/PBCH的结构特点,对其性能分析验证。在研究NR小区搜索与下行同步过程中,为了提高整体系统性能,提出了一种基于传统算法改进的抗频偏性能高的滑动差分相关算法检测主同步信号和一种辅同步信号盲检测算法,然后深入分析了下行链路同步过程。最后通过MATLAB软件搭载小区搜索与下行同步的仿真平台,对比分析了传统算法与改进算法的性能,验证了改进算法的有效性。