WCDMA是第三代移动通信系统空中接口的主导技术之一，其特点是基站之间并没有同步的要求，相邻的基站使用不同的扩频码。基站异步工作的优点是不需要依赖GPS作为定时标准、系统应用灵活，但缺点是采用传统的同步方法需要极长的捕获时间，为此WCDMA标准提出了快速小区搜索算法，该算法包括三步：时隙同步、帧同步和扰码识别。 本文介绍了WCDMA系统在FDD方式下的信道结构、扩频与调制方式、发送分集、码型产生。在讨论了快速小区搜索算法的原理之后，本文推导了AWGN信道和衰落信道下时隙同步的捕获概率，并对频偏、同步信道强度、捕获方案以及双天线的发射分集(TSTD)对时隙同步捕获概率的影响进行了仿真和分析。接着本文对帧同步和扰码识别进行了讨论和性能仿真。最后给出了以马尔可夫链为模型来分析三步捕获整体性能的方法。此外，还分析了频率选择性衰落信道的数学模型和相干RAKE接收机的基本原理，讨论了插值、平均的信道估计方法，并对不同车速下的最佳信道估计长度和误符号率进行了仿真。最后，采用VHDL对移动台的快速小区搜索、定时跟踪和RAKE接收进行描述，以FPGA实现并且验证了所有设计。