当前的LPWAN技术在面对海量终端设备的接入需求时,存在网络容量不足、接入成功率低、协议复杂等问题。一种基于大规模MIMO免授权随机接入的新型LPWAN技术Tur Mass,利用频分复用和空分复用显著提高系统的网络容量。针对导标信号和捕获方案,Tur Mass系统对信号带宽、调制方式、捕获灵敏度、捕获最大时间延迟等提出了9项设计指标。本文针对这些系统需求进行导标信号和捕获方案进行设计。针对Tur Mass系统需求,设计了一种基于随机搜索序列、经过GMSK调制的导标信号。与传统的m序列、Gold序列和ZC序列相比,该序列生成的导标信号在时域上具有良好的自相关性的同时,在频域上也具有良好的自相关性。此外,还仿真证明了采用GMSK调制的导标信号的抗干扰能力明显优于MSK调制。分析和总结现有导标信号捕获算法的基础上,结合本文设计的导标信号结构,设计了基于FFT的并行频偏捕获方案和并行时偏捕获方案。通过仿真证明,基于FFT的并行频偏捕获方案在单位时间计算量为并行时偏捕获方案的70%的情况下,性能与其基本一致,并且捕获最大时间延迟远低于并行时偏捕获方案。采用DSP+FPGA+MCU的硬件架构,搭建了Tur Mass系统导标信号和捕获方案的测试平台。本文进行了捕获灵敏度、抗干扰能力和抗频偏能力测试,在接收信号功率为-142d Bm情况下,捕获成功率高于99%,并且抗干扰能力不低于49d Bc。结果表明本文的方案能够工作在实际的LPWAN场景下,各项性能达到系统的9项设计指标。综上所述,本文针对Tur Mass系统的需求,完成导标信号和捕获方案的设计,仿真和测试结果都表明本文提出的导标信号和捕获方案完全达到系统的设计指标,是一种很好的针对Tur Mass系统导标信号和捕获的解决方案。