随着通信技术的进步和通信用户的不断增加,通信系统迫切的需要提高带宽降低接入延时。5G技术在商用化过程中逐渐成熟,集群通信系统有了实现高宽带低延时的可能性,为了应对日益增长的集群通信行业用户的增长以及业务的扩展,迫切需要对宽带集群通信技术进行面向5G的数字化集群通信系统研发。同步过程是宽带通信系统中至关重要的过程,只有完成系统同步后系统才能成功进行数据传输,数据链路才能正常工作。在专用通信网络中很多场合通信中断是很危险的事情,为了应对干扰引起的通信中断,抗干扰技术在专用通信网络中显得极为重要。为了使通信系统具有抗干扰功能,能够在系统通信受到干扰后快速恢复通信,需要为系统增添抗干扰功能。论文主要研究了面向5G宽带集群通信系统中时间同步算法与频率同步算法及实现,并对频谱感知和抗干扰功能进行了方案设计和实现。先对同步算法进行理论研究与仿真,并对频谱感知和抗干扰方案进行了筛选,然后再对算法以及各项功能进行FPGA实现并搭建测试链路进行硬件测试。论文具体内容如下:首先以系统帧结构为标准对时间同步和频率同步方面进行算法研究,主要从PSS信号粗同步算法、PSS信号精同步算法、频偏估计算法、SSS信号检测算法等多个方面进行阐述,对其中一些重要算法进行了算法比较和筛选,并对算法性能进行了仿真以验证其可行性。然后再根据实际设计需求对同步算法进行实现,设计了各个模块的实现架构,而且分析在实现中如何降低资源消耗和复杂度。再对设计的各个模块进行了FPGA电路仿真验证,以保证模块功能的正常。接着对系统频谱感知以及抗干扰功能进行了方案设计讨论,并考虑系统实现中可能遇到的问题给出解决方案。从实现角度分析方案设计的合理性,并且从资源消耗量以及响应速度上对方案进行筛选,最终选定系统的频谱感知方案以及抗干扰实现方案。最后在实际硬件测试平台上对系统整体功能进行了测试,验证链路完整性以及同能完备性。并分别对同步算法以及抗干扰功能进行验证测试,结合测试结果分析同步算法性能以及抗干扰功能是否达到系统要求。