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多址方式是无线通信的关键基础特性之一。不同于4G/LTE无线通信系统基于正交多址方式(OMA,Orthogonal Multiple Access),非正交多址方式(NOMA,Non-Orthogonal Multiple Access)成为5G无线通信系统多址方式的重要候选之一。NOMA与MIMO结合机制,虽然已有部分文献涉及一定的理论性研究,但对于其进一步的工程化实现问题研究还有不足。本论文分别对NOMA、NOMA与MOMO结合机制进行了深入研究,得到如下对后续研究有一定参考意义的技术性分析及具有工程应用价值的技术创新点。本论文首先分析了5G三类典型业务场景,得到NOMA适合于eMBB和mMTC场景结论。第二,分析了NOMA相对OFDMA的性能增益,包括:(1)推导分析下行链路AWGN信道的和容量增益;(2)定性分析比例公平调度系统中的下行链路吞吐量增益,并推导分析配对UE的SINR增益;(3)分析并仿真验证mMTC上行链路丢包率增益。第三,研究NOMA几个基本问题,包括:(1)分析NOMA功率分配中的峰均比问题并给出解决方案;(2)分析不同资源单元干扰不均衡问题并给出解决方案;(3)提出一种解决时延敏感业务的UE配对机制;(4)讨论并给出NOMA的HARQ重传优化机制。第三,研究NOMA与单小区MIMO结合机制,包括:(1)首先给出NOMA与MIMO结合的系统模型分析;(2)基于NOMA与MIMO结合的UE配对典型场景分析,提出一种新的UE配对机制。从仿真结果表明,相对OMA-MIMO,NOMA-MIMO可以获得较好的性能增益;所提的UE配对机制可以获得接近理想配对的系统吞吐量性能。第四,研究NOMA与CoMP结合机制,包括:(1)信号特征及复数标量相位差问题分析;(2)单天线节点场景,深入分析节点间复数标量相位偏差问题,提出一种新的相位差校准机制。仿真结果表明,所提方案可以有效消除节点间的复数标量相位偏差影响。(3)多天线节点场景,研究了两方面问题:a)协作节点间天线上下行链路天线相位互易性校准问题,在深入分析问题产生原因基础上,提出了一种新的基于SRS测量与PMI反馈结合的校准机制。仿真结果表明,所提方案可以获得π8估计精度,并仿真证明此估计偏差完全满足性能需求。b)频域子带预编码与信道估计冲突问题,首先分析了频域子带预编码时子带间信道不连续问题,提出了不同频域子带奇异值分解时th相位对齐的低复杂度方案。仿真评估表明,所提此方案可以显著提升信道估计的准确性,基于矩阵各列的第一个元素相位对齐保证相邻子带相位的连续性,可以很好的获得信道估计的准确性,并有效提升系统系统吞吐量。