移动通信技术是信息通信领域里发展最快、应用最广的技术之一。“移动通信宽带化”的发展趋势使得正交频分复用技术(OFDM)、多输入多输出技术(MIMO)和智能天线等技术成为新一代移动通信系统的主流技术。OFDM技术频谱利用率高,能有效地对抗频率选择性衰落。然而,传输中产生的频率偏移会使OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏,产生载波间干扰,影响系统性能。因此,在OFDM系统中保持同步是非常重要的。基于这个原因,本论文对宽带移动通信系统中的同步技术和随机接入技术进行了深入的研究。　　 本文首先对经典的OFDM同步算法进行了概括和总结,分析了Schmidl、Minn、Park算法以及分段互相关算法的特点,由于这些算法只考虑了加性高斯白噪声(AWGN)信道和载波频偏的影响,而没有充分考虑多径信道的影响,为此本文提出了一种二次相关算法。二次相关算法不仅可以对抗较大的载波频偏,而且适用于多径信道,提高了系统性能。　　 然后,本文又对长期演进(LTE)系统小区初始搜索过程进行了深入的研究。根据LTE主辅同步信号的时频结构,设计了相应的定时同步、频率估计和纠正、小区身份检测等算法,完成了同步信道的检测以获得同步信息和小区标识号。对单小区单用户初始接入、邻小区搜索、19小区干扰搜索等仿真场景的仿真结果表明本文设计的LTE系统小区搜索算法能够满足LTE系统小区搜索的性能要求。此外,论文还就定时同步算法展开了深入研究,针对LTE系统和中国移动多媒体广播(CMMB)系统各自同步信号的特点,分别设计了分段互相关算法和二次相关算法。仿真表明,这两种算法能够较好地工作于各自的系统环境下,并能够提供良好的同步性能。　　 最后,本文研究了LTE系统上行随机接入过程。介绍了随机接入的信道复用、时隙结构、前导序列的设计,以及接入流程的实现;搭建了仿真平台,模拟了单用户和多用户随机接入的发起过程和基站对随机接入信息的检测过程;分析和讨论了不同移动速度下,随机接入性能与前导序列模式的关系,并通过仿真验证了上述理论分析的结论。