【摘 要】
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窄带物联网（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）是一种新型物联网专用窄带无线通信技术,可在现有LTE（Long Term Evolution）蜂窝通信网中直接进行部署而极大地降低网络运营成本,因此得到物联网业界青睐而发展迅猛,并已开始应用于工业建设、智能城市、农业环境等诸多行业领域。调研发现,与其他窄带无线通信技术相比,NB-IoT远未达到成熟。由于存在较高
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窄带物联网（Narrow Band Internet of Things,NB-IoT）是一种新型物联网专用窄带无线通信技术,可在现有LTE（Long Term Evolution）蜂窝通信网中直接进行部署而极大地降低网络运营成本,因此得到物联网业界青睐而发展迅猛,并已开始应用于工业建设、智能城市、农业环境等诸多行业领域。调研发现,与其他窄带无线通信技术相比,NB-IoT远未达到成熟。由于存在较高的技术门槛,当前业界对NB-IoT技术的相关研究主要集中于应用层,其中最为关键的物理层基带技术相关研究成果鲜见于报端。目前面世的NB-IoT芯片产品种类稀少,其功耗和成本与其他窄带无线通信技术相比均处于劣势,这些因素都极大地制约了NB-IoT技术的应用普及。有鉴于此,本文将开展NB-IoT技术核心之一的基带OFDM调制解调器设计研究工作,其内容包括以下方面:1.NB-IoT协议以及相关技术理论的分析研究。分析了OFDM与SC-FDMA技术原理,基于协议研究了NB-IoT终端的系统架构以及上下行链路信道和帧结构,明晰了其基带信号产生原理和流程。2.物理层基带下行链路OFDM解调算法的实现。完成了基带OFDM信号产生原理推导,提出了下行链路中OFDM解调器架构并开展了其中各模块的设计工作,利用是德科技仪器搭建实验平台并完成了解调算法验证工作。3.物理层基带上行链路SC-FDMA调制算法的实现。完成了基带SC-FDMA信号产生原理推导,提出了上行链路中SC-FDMA调制器架构并开展了其中各模块的设计工作;同时设计了相关解调算法并依此完成调制器的仿真验证工作。4.物理层基带电路中同步技术和降采样技术研究。根据NB-IoT帧结构提出了基于循环前缀的符号同步定时技术,对其可行性进行了仿真验证工作;探索了降低基带硬件开销和功耗的方法,进而提出了一种降采样技术,对其可行性进行了仿真验证。本论文开展的NB-IoT物理层基带OFDM调制解调算法研究工作,能够实现NB-IoT下行OFDM基带信号解调和上行SC-FDMA Single-tone/Multi-tone两种模式的基带信号调制。同时提出的同步算法和降采样技术为提升基带电路性能、降低硬件开销和功耗创造了条件。本文的研究成果为后续NB-IoT基带芯片的实现奠定了一定的理论基础,为相关NB-IoT技术开发提供了有益参考。
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