物联网(IoT,Internet-of-Things)是互联网在21世纪最重要的扩展应用之一。作为IoT终端之间以及终端与服务器端完成数据交换的桥梁,IoT无线通信技术近年来也经历了蓬勃发展。随着市场趋于成熟,IoT无线通信技术被划分为两类:低功耗个域网和低功耗广域网。结合了两类技术优点的双模IoT通信系统也随之被开发和应用。初始同步作为通信链路建立的基础,一直以来都是学者们研究的重点。高效的初始同步方案不仅可以缩短通信链路建立时间,还可以降低误码率、减少重传次数,进而满足低功耗的IoT需求。本文通过综合分析,对基于窄带物联网(NB-IoT,NarrowBand Internet-of-Things)和低能耗蓝牙(BLE,Bluetooth Low Energy)实现的双模物联网基带系统中初始同步问题展开探索与研究。本文从NB-IoT和BLE各自的技术特点出发,分析了当前研究现状,发现在初始同步方案上仍有若干技术问题有待解决或改进:1)NB-IoT在扩展覆盖范围下工作时,低信噪比(SNR,Signal-to-Noise Ratio)导致同步信号利用率低,初始同步窗口占整个通信过程比例过大,不利于系统低功耗;2)采用时域联合初始同步方案可以有效提升检测概率,降低虚警概率;3)当前文献中适用于BLE的初始同步方案缺少对BLE协议及应用特点的考量,因此在同步算法和实现方案上均有改进空间。基于此,本文对NB-IoT和BLE的初始同步方案展开了研究与实现,并对双模基带系统进行了改善和仿真。为了解决NB-IoT同步信号利用率低导致检测窗口过长的问题,本文通过分析当前方案在NB-IoT场景下的使用限制,提出了一种可以提前消除小数频偏的时间检测代价函数,同时还利用噪声功率估计值来减少低SNR情形下代价函数的性能衰减。为了进一步保证同步检测性能,本文采用了二重阈值判决方案来提高检测概率,同时可以有效降低虚警概率。仿真结果表明,本文所提出的联合初始同步方案在同步精度上可以满足NB-IoT系统需求,而且达到95%检测概率所需的无线帧数目也少于当前文献中的方案。为了降低BLE终端功耗,延长电池寿命,本文对当前文献中适用于BLE的基带系统及其初始同步方案进行了研究分析,结合BLE数据包结构以及突发传输的特点,提出了独立的突发起始检测、采样时间同步以及载波频偏同步方案。其主要特点是通过高效复用前缀码,达到对初始偏差估计和恢复快速收敛的目的,进而有效降低了残留初始偏差导致数据接收过程中产生误码的概率。本文提出了一种基于卡尔曼滤波的细频偏估计及跟踪方案,并采用前馈与反馈结合的频偏恢复方式,有效降低了调频信号中频偏对判决结果的影响。仿真结果进一步表明了所提出的同步方案的有效性。针对NB-IoT和BLE的初始同步系统进行了硬件实现,通过对核心功能模块描述来阐明实现方案,并利用现场可编程门阵列及其开发套件对硬件资源消耗情况进行了评估。为了进一步验证本文所提出的同步方案的有效性,并为双模基带系统实现的可行性提供依据,本文最后对完整的NB-IoT和BLE基带收发链路进行了仿真。此外,为了提升链路性能,针对NB-IoT提出了低计算量小区地址检索方案,以及基于最大似然的频偏跟踪方案。针对BLE提出了可有效抑制高斯滤波引入的符号间干扰的软判决器。为了充分说明基带链路性能,通过设定多组仿真场景,直观地展现了各种误差及干扰因素对性能的影响程度。