LTE-A系统中,当用户设备在一个小区系统覆盖范围内开机时,为了接入到网络中,首先必须要对该用户设备附近基站所发送的下行链路中主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)进行检测,这就是小区搜索过程。小区搜索完成之后就可以获得定时同步和载波频率偏移以及所在小区的ID。研究小区搜索算法就是为了提高小区ID检测的准确性,并且准确估计出载波频率偏移,或者尽量降低算法的复杂度,便于算法实现,使得用户设备能够准确快速的与基站取得同步并且接入到网络中。本文首先介绍LTE-A的研究状况,然后对LTE-A采用的MIMO、OFDM等技术以及LTE-A下行物理层进行概述,重点研究了LTE-A的帧结构以及PSS检测、SSS检测技术以及频偏估计算法。在PSS检测部分,介绍了传统的基于互相关的PSS检测算法以及差分互相关PSS检测算法,给出了一种检测性能优异的改进的分段互相关PSS检测算法。在SSS检测算法中,分析对比了传统的SSS信号相干检测和非相干检测算法,给出了一种性能更好且复杂度较低的新算法。在频偏估计部分,研究了OFDM系统基于CP的ML频偏估计算法,以及基于PSS信号检测结果,利用已知PSS本地信号的互相关估计算法,在此基础上给出一种改进的PSS互相关估计算法。仿真结果表明改进的PSS检测算法、新给出的SSS检测算法相对于原有算法,小区ID检测正确概率更高。改进的频偏估计算法相对于原有算法,估计值与精确值之间的MSE更低,估计值更加精确。