针对低轨第五代移动通信技术(5G)协议标准、R16协议标准以及基于5G低地球轨道(LEO)宽带卫星通信系统的终端基带芯片研发的迫切需求,在分析了LEO-5G系统的物理广播信道(PBCH)链路结构和下行时频同步总体架构的基础上,文章提出了一种“两块合并分两段互相关”的主同步信号(PSS)检测算法进行粗频偏估计,通过辅同步信号(SSS)相关对频偏进一步估计,并结合小区特定参考信号(CRS)导频信号确定精确同步的LEO-5G下行同步算法与现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现方案。利用Vivado和Matlab软件对算法的可行性与有效性进行了仿真验证,结果表明,该同步算法具有较好的实时性和较高的稳定度,下行时频同步FPGA模块管理信息库(MIB)解析正确率约为83.07%,并且对于进行时序和资源消耗评估的芯片,存储资源消耗仅为11.7%,各项指标均符合要求。