蜂窝移动通信系统作为现代信息社会不可或缺的基础设施之一,应具有高的性能以满足多样化的业务需求。同步性能保障是蜂窝移动通信系统的关键能力之一,也是系统正常运行的必要前提。然而,在新一代蜂窝移动通信系统为增加可用频谱而引入的独立模式的免许可频段的长期演进系统(以下简称LTE-U独立系统)中,同步会因信道的时间非连续而难以可靠地实现。此外,同步性能与系统的其它性能是相互影响的。在新一代蜂窝移动通信系统为增加频谱复用而引入的密集微蜂窝系统中,小区之间上下行切换时间同步会影响系统的干扰抑制能力和支持上下行非对称业务的灵活性,进而影响其它性能。本学位论文针对新一代蜂窝移动通信系统,对同步性能、同步方案及它们对系统其它性能的影响进行了研究。针对LTE-U独立系统,研究系统内采用的信道接入方式和共存系统的参数对同步性能的影响。定义了 LTE-U独立系统的两种同步,即初始同步和保持同步。对基于帧的(Frame-Based-Equipment,FBE)信道接入方式和基于负载的(Load/-Based-Equipment,LBE)信道接入方式的系统,分别提出其同步性能分析框架。推导了两种信道接入方式下系统的初始同步成功率及平均能耗和保持同步成功率及平均能耗。依据同步成功率和能耗,考察FBE和LBE的适用性,从而为系统设计和参数设置提供了依据。此外,设计了 LTE-U独立系统的帧结构。应用该帧结构,不仅兼容长期演进系统(Long Term Evolution,LTE),且能灵活地支持非对称业务,并满足免许可频段法规关于基站和用户均先侦听后接入信道的要求。其特殊子帧的位置设计使得同步等重要过程在接入信道后尽早开始,其下行子帧可用于增加同步信号的发送频度,这两者均能提高同步成功率。针对采用时分双工(Time-divisionduplex,TDD)技术的密集微蜂窝系统,研究其小区间上下行切换时间同步对系统干扰抑制能力和非对称业务支持灵活性的影响,进而分析同步方案对系统平均包吞吐量性能的影响。通过将微蜂窝接入点和用户的位置分别建模为独立的泊松点过程(Poission Point Process,PPP),将数据包的到达建模为离散时间排队系统,建立了采用小区分簇和簇内上下行切换时间同步(简称分簇TDD)的密集微蜂窝系统的平均包吞吐量分析框架。该分析框架不仅刻画了空间上和时间上的随机性,且考虑了非饱和业务,更具有普适意义。利用该分析框架,推导了系统稳定条件以及饱和业务下密集微蜂窝系统的平均包吞吐量。还推导了在采用分簇TDD的两个特例,即簇尺寸为无穷的静态时分双工(Static Time-division Duplex,S-TDD)时和簇尺寸为1的动态时分双工(Dynamic Time-division Duplex,D-TDD)时的密集徽蜂窝系统的平均包吞吐量。本文从理论上分析了多种网络参数和服务参数对平均包吞吐量的影响,可为密集微蜂窝系统中分簇设计和系统配置提供指导。