移动互联网的广泛应用和智能终端的普及不断给移动通信架构和基础技术提出了更高的要求。为保证更加可靠有效快速的移动通信性能,各国展开了对下一代移动系统——5G的研究。为适应新的业务特征,5G研究中提出了一系列新的场景和技术,例如大规模天线阵列(Massive MIMO)、毫米波(Millimeter Wave,MMW)应用等技术。小区发现及同步是移动通信中用户与基站建立连接的第一步,小区 ID检测以及时频同步的精度和速度直接影响了后续的通信性能。本文着重选取了 5G中的一个典型技术——滤波器组多载波技术(Filtered Bank Multiple Carrier,FBMC)和一个典型场景——超密集网络(Ultra Dense Network,UDN)研究其对小区发现及同步带来的挑战。论文首先详细介绍了小区发现及同步的研究背景和目前LTE/LTE-A系统中的小区发现及同步方案。包括对LTE/LTE-A中所采用的关键技术——正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的特点介绍以及应用在该技术下的几种经典同步算法;此外还描述了 LTE/LTE-A系统中同步序列的设计和小区发现及同步方案设计方法;对LTE/LTE-A系统中的小区ID分配方案以及与之对应的同步序列的设计和检测方法做了说明,分析了各种检测方法的优缺点。然后,论文介绍了目前5G系统中研究较多的几种新型传输技术,其中针对FBMC技术中调制方式的变换可能导致小区发现及同步面临新的问题,本文设计了与之相匹配的发送端同步序列物理资源映射方案和接收端同步序列检测方案。仿真结果表明,本文所设计的FBM[C系统中的小区发现及同步方案在小区发现精度上可以达到与现有OFDM系统中相近的水平。最后,面向UDN网络,文中设计了适用于超密集小区分布和强干扰场景下的小区发现及同步方案,提出了基于小区簇进行小区检测的思想。设计了与小区簇相对应的同步序列,并对原有的两个同步序列做出了改进设计,给出了该方案的详细流程。通过仿真证明了此方案适用于超密集网络中的基于小区簇的小区发现及同步方案可以抵抗强干扰的场景,在强干扰场景中相比于目前LTE/LTE-A系统中的方案有大幅性能提升。此外,文中还对两种新方案的实现复杂度进行了简单分析。