作为主流的4G技术,在无线通信领域,LTE-A一直是热点研究对象。LTE-A以OFDMA为多址技术,而OFDM符号载波间的正交性对定时以及频率的偏差相当敏感,精确的时间和频率同步对LTE接收性能有着重要的意义。由于所处的环境复杂多变,加上终端的移动性,使得同步的情况也是实时变化。为了保持同步的正确性,实时的对同步进行跟踪,保持终端与基站的同步也是很有必要的。本文主要研究LTE-A下行同步技术,包括了初始的小区搜索以及后续的实时同步跟踪,针对下行同步各个过程的特点和要求,设计了合适的实现方案,在达到性能的前提下,尽量的减少资源的消耗,下面为本文的主要论述内容:1.首先介绍了LTE-A物理层的相关内容,包括LTE-A的帧格式,OFDM原理,以及同步中使用到的同步信号和小区参考信号。最后对无线信道的相关概念做了介绍。2.定量地分析了定时和频率的偏差的影响,根据定量分析定时偏差要求在同步跟踪以后在8个采样点以内,频率偏差的均方误差在0.01%以内。然后介绍了PSS信号与SSS信号的检测方法,最后对适用于LTE-A的主要的同步算法进行介绍和简单的分析,包括时间和载波同步。3.设计了小区搜索方案,其中PSS信号检测采用本地序列相关的算法,在SSS信号检测前加入了信道估计和均衡,同时对均衡后的SSS信号进行了符号量化,从而提高了检测性能,降低了资源的消耗。对LTE-A同步的各个算法进行了仿真分析,针对实时同步对精度要求高的特点,选择了基于信道估计的同步算法。同时结合算法本身与LTE系统的特点,对定时跟踪算法进行了改进,降低了资源的消耗。最后对设计的方案进行了Matlab仿真,对于初始同步,在2dB即可以达到90%的检测正确率,对于同步跟踪在-2dB左右即可以达到90%以上的定时同步正确率,同时频率偏差的均方误差小于0.01%。4.最后对设计的方案进行了定点仿真以及RTL级设计,通过Modelsim软件验证了电路功能的正确性,同时用软件工具进行了综合以及时序分析,电路的工作频率可以达到200MHz,初始同步最坏情况可以在6ms内完成,实时同步可以满足1ms的实时性要求。用Xilinx公司的Virtex 6开发板进行测试验证。测试结果表明了电路的正确性,并且性能可以达到预期要求。