凭借移动通信网络业务和多媒体业务的发展,人们前所未有地可以即时获得庞大的信息量。伴随着时代的发展和社会的进步,人们的精神文化诉求不断提高,而软、硬件技术的持续发展,使得人们对于移动互联网、多媒体服务乃至物联网、车联网有了新的期许。这些业务的发展和升级离不开移动通信技术的支持,因此移动通信技术的发展也被赋予了新的使命,如更快的比特传输速率、更高的频带利用效率、更多的接入设备、更低的接入时延等。当前在LTE/LTE-A标准下被广泛使用的移动通信技术难以满足这些要求,必须要制定新的通信技术标准、发展新的移动通信技术。众所周知,历代移动通信标准中最为关键的技术便是其所采用的多址接入方式。第一代到第四代移动通信标准采用的多址接入方式普遍是正交的多址接入方式,它们都利用时域、频域、码域中的一个或两个来区分共享信道资源的不同用户。正交多址接入虽然有着用户检测简便的优点,但由于用户之间的正交诉求,大大制约了接入用户最大数量与系统最大吞吐量。因此在新一代移动通信系统中,研究者们希望可以提出一种非正交的多址接入技术。在此背景下,日本移动通信运营商NTT DOCOMO提出了功率域非正交多址接入(NOMA)技术方案。NOMA是指发射端通过功率复用技术使得多个用户信号叠加传输,将小区中用户分为若干个子载波用户组,同组用户根据不同的信道增益对发送功率进行分配,而不同用户组之间仍采用正交多址接入,当叠加用户信号到达各自的接收端时,将其他用户信号当作干扰进行监测和消除,从而实现当前用户信号的接收。本文总结目前国内外NOMA技术的研究现状,明确NOMA技术的应用前景和对未来移动通信发展的重要意义。将重点放在分析NOMA技术的工作原理与建立NOMA下行链路系统模型,研究NOMA系统中的关键技术包括发送端的子载波分组方案和功率分配算法、接收端的信号检测技术。此外,对比了NOMA技术与其他不限于利用功率域的新型非正交的多址接入的原理异同和性能优劣,介绍了一些NOMA技术与其他通信技术相结合的应用。在分析评估现有的NOMA系统关键技术后,利用由局部最优获得全局最优的贪婪算法,提出了一种NOMA下行链路子载波分组实现算法,相比传统的子载波分组方案如随机分组算法、全搜索分组算法,获得系统吞吐量和实现可行性上的性能增益;提出了一种基于粒子群优化算法的功率分配算法,相比传统的功率分配方案如固定功率分配、分数阶功率分配,提升了系统的能量效率;提出了一种基于多用户调制星座图干扰消除算法的NOMA下行链路接收机设计方案,相比SIC检测接收设计方案,降低了系统工作时延和差错概率。