文 献 综 述
一、研究背景
近年来，随着全球移动通信技术向着网络化和宽带化趋势发展，人们的社会生活方式、工作模式等方面发生了极大的变化。而移动通信系统也随人类对更高性能移动通信网的追求，不断更新换代。从40年前以模拟蜂窝技术为主的第一代移动通信系统(1G)，到以时分多址和频分多址为主的第二代移动通信系统(2G)，都侧重于语音通信;而第三代移动通信系统(3G)主要采用码分多址技术，可以拓展到数据及多媒体等业务；第四代移动通信系统(4G)采用了正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing , OFDM)技术以及多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output MIMO )技术，并能支持宽带数据与新兴移动互联网业务[1][3]。
2015年5月，IMT-2020 (5G)推进组发布了5G网络技术架构及5G无线技术架构白皮书。要求将来5G系统的数据传输速率要达到4G的10倍以上，并且下行链路的峰值速率要超过10Gbps，端到端时延至少收缩5倍;系统的频谱效率要在4G基础上提高5-10倍;同时要求单位面积数据流量需增长1000倍;可接入的设备量要比原来增加10到100倍。此外，第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)标准要求，在时速500公里的高速列车上也能维持稳定网络连接;5G无线网络时代不仅涉及数据服务和语音服务，还将拓展到移动生态系统、无人机、数字电视广播、汽车服务等等，5 G时代的业务将空前繁荣，为了达到部分极高关键性能指标要求，需要引入全新的空口(New Radio, NR)技术，以提供极大的灵活性适配面向未来的各类业务。这将对物理层和介质访问控制层(Media Access Control, MAC的优化提出新的挑战[6-7]。
随着下一代移动通信的发展，学术界和工业界关于5G核心技术的探索和研究也取
得了重大突破，例如大规模MIMO技术、毫米波通信、超密度网络、以及新型多址接
入、新型多载波技术、以及先进的编码调制等技术[4]。截至目前，大规模MIMO技术、毫米波通信、以及超密度网络等三大核心技术脱颖而出，己然成为了5G最具潜力的备选方案。
同步技术对于任何数字通信系统来说都是非常重要的一个步骤，没有精确的同步定时位置和正确的小区ID位置，就不能可靠地进行通信系统间的数据传输，因此通信系统间的定时同步技术至关重要。在OFDM系统中，频率选择性宽带信道被划分为重叠且正交的非频率选择性窄带信道，又因为OFDM系统对于同步偏差十分敏感，当定时位置出现偏差、频率出现偏移或者小区ID定位错误，都会对OFDM系统性能产生巨大的影响，因此定时同步技术成为OFDM系统最关键的技术之一。就通信系统来说，系统信息获取过程是指UE通过下行同步信道获得系统信息，因此下行同步技术可以用于进行服务小区和相邻小区的搜索，并得到接收信号缓冲区内特殊无线帧开始的位置，频率偏移信息和系统信息块SIB (System Information Block)等内容[4][]7-8]。
NB_ IOT是一种新型的窄带蜂窝通信技术，它从属于低功耗广域网这一技术范畴C4 - 5]。根据这项技术本身特性的实现，在同一基站控制的环境下，使用窄带物联网可以实现在接入数量上超越现有无线接入技术的50-100倍[6]，在一个扇区的范围内，可以支持10万个设备的链接，可想而NB_ IOT这样的强连接特性完全满足未来物联网领域对于接入设备数量的需求。NB_ IOT的低功耗特性也正是众多物联网业务所迫切需求的一项重要指标，设备功耗的极限缩小和续航能力的不断提升，可以根据不同业务的具体需
求调整使得续航能力延长至几年到几十年不等。同为LPWAN领域的低功耗广域网技术，与LoRa相比，窄带物联网的优势在于它无需重新搭建网络环境，射频以及天线设备对于LTE系统来说基本上是可以复用的。因为窄带物联网很多功能都是基于LTE设计系统进行实现的，因此可以完全做到和LTE相兼容的特点，NB}OT的第三个特性是超强的覆盖能力，相同环境参数的仿真比较发现，NB_ IOT的覆盖范围和LTE对比扩大了近100倍的区域范围。综上所述，窄带物联网拥有多连接、低功耗和广覆盖这三大特征，若其模块的生产成本上可以做出更进一步的提升，将会是全世界物联网设备上的最佳选择[14-16]。
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