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基于蜂窝通信的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)作为一种新兴的窄带无线电技术,与面向人类的第四代移动通信(The 4th Generation mobile communication,4G)技术相比,在增强覆盖范围和海量接入等方面具有优势。但NB-IoT系统中窄带物理上行共享信道(Narrowband Physical Uplink Shared Channel,NPUSCH)如何高效地利用有限的频谱资源使覆盖范围增强、干扰降低是一个关键问题。对此本文依托于产业类重大主题专项“NB-IoT物联网终端SOC开发与应用”及与中国电子科技集团公司第四十一研究所的合作项目“基于ZYNQ的NB-IoT测试设备研发”,对NPUSCH的发送与接收流程中重难点问题给出了相应的解决方案,并进行了实现。同时在干扰较小且频谱效率较高的前提下,采取了一种预留保护带的方法来提升NPUSCH的能效。本文主要工作和创新点如下:1.对NPUSCH信号处理发送端流程进行了简单介绍,详细描述与分析了接收流程中的重要模块,旨在表明基站(Base Station,BS)处如何接收。对窄带解调参考信号(Narrowband Demodulation Reference Signal,NDMRS)的时频结构进行了分析与仿真,仿真结果表明,在NPUSCH的格式2下,每个时隙中传输NDMRS的符号数从1个符号增加到3个符号时可以获得2dB的性能增益。采用最小二乘(Least Square,LS)算法和线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Error,LMMSE)算法分别对NB-IoT NPUSCH进行了信道估计,仿真结果表明,LS比LMMSE算法有1.2dB的性能损失,但其结构简单易于实现。提出了一种用于NB-IoT重复传输次数的选择方法,仿真结果表明,一次重复传输可获得2dB的性能增益,可通过选择最佳的重复传输次数使性能较好且频谱效率较高。2.由于子载波间隔的不同破坏了系统的正交性,造成系统间相互干扰,可能导致系统性能严重降低。本文针对NB-IoT系统NPUSCH受到其他网络或邻频信道的干扰情况进行了研究与仿真。仿真结果表明,当NB-IoT BS相邻信道选择性(Adjacent Channel Selectivity,ACS)达到40dB时,NB-IoT系统的信噪比损失小于1dB。重点对NPUSCH受到邻频干扰时的性能进行了研究与分析,为了提高NPUSCH的能效,采取了一种预留保护带的方法来避免窄带随机接入信道(Narrowband Physical Random Access Channel,NPRACH)的干扰,且在保护带达到15kHz时能效可以提升1.74倍。3.为满足项目需求,本文将NPUSCH链路模块在TI公司的TMS320C6670数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)上进行了实现。对MATLAB仿真和DSP实现时的系统BER性能进行了对比,根据性能以及运行效率方面对NPUSCH进行讨论,证明了所提方案能够满足项目需求。