5G应用场景中海量机器类通信是目前研究的热点话题。它具有低功耗,大连接、海量用户接入的特点,是为了应对大量的户外物联网设备提出的。在应用中主要面向智慧城市、智能农业等场景。其中地下密闭空间智能设备,因贴近生活场景而倍受关注。地下密闭空间智能设备在实际应用时因存在用户数量庞大,电池更换等日常维修成本极高等问题,需要场景具备低功耗大连接的特点。为了提高智能设备性能,降低使用成本,本文从低功耗大连接场景出发,对5G物理层技术进行规划设计。考虑到正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术在低功耗大连接场景中应用时存在带外泄露大、频谱利用率低的缺点,新型多载波技术被提出。在密闭空间中,终端对功率放大器的效率敏感,而且收发端的移动容易产生多普勒效应从而导致频偏,频率偏移会带来载波间干扰,所以地下密闭空间智能设备对峰均功率比(Peak-to Average Power Ratio,PAPR)和载波间干扰(Intercarrier Interference,ICI)要求极高。因此本文主要在低功耗大连接场景中对新型多载波技术进行峰均功率比降低及ICI抑制。研究内容如下:一,针对低功耗大连接场景中新型多载波技术降低PAPR的问题,传统方法众多,其中较为成熟的方案是部分序列传输法(PTS)及选择性映射法(SLM)。两方案通过对输入数据块进行加扰降低PAPR,但是增加子载波数目时,需要加扰的数据块也会增加,系统的频谱效率会降低,复杂度升高,不符合研究场景的要求。本文以频分多址多用户实现方式为基础,提出采用集中式子载波分配方式的DFT扩频方法,此技术充分利用了DFT扩频技术的单载波效应,实现复杂度较低。实验结果证明此方法可有效降低新型多载波系统的PAPR,与SLM技术和PTS技术进行对比,所提方案降低PAPR的能力更优。二,针对新型多载波系统中子载波间干扰问题,对通用滤波多载波调制技术(Universal Filtered Multi-Carrier,UFMC)、滤波器组的多载波调制技术(Filter Bank Multicarrier with Offset Orthogonal Amplitude Modulation,FBMC)分别进行研究。首先提出了适用于UFMC系统的部分对称数据取反并时域加窗方案。此方案在发送端频域对部分数据进行对称取反的编码处理,与原始ICI自消除方案相比频带利用率提高,但是减小自消除子载波比例,抗干扰性能下降。为了均衡系统的抗干扰能力和频带利用率,在接收端对信号进行时域加窗,使抗干扰能力得到弥补与提升。实际采用该方案时可根据性能需求和频带利用率权衡选择参数。接着对FBMC系统的ICI进行分析,FBMC由于采用偏移正交幅度调制(Offset quadrature amplitude modulation,OQAM),可有效规避了载波间干扰的产生。文章对OQAM调制模块如何规避ICI的产生进行了详细介绍。本文对低功耗大连接场景中新型多载波技术进行研究及性能优化,改进算法的实验结果可对地下密闭空间智能设备系统连接提供技术支撑。