日益成熟的物联网业务和大量智能设备的涌现对未来移动通信系统提出了新的挑战。传统的正交多址接入技术受限于有限的频谱资源,已经无法应对海量用户同时接入的场景。因此,非正交多址接入技术引起了学术界和工业界的广泛关注和研究。稀疏码接入技术(SCMA)作为其中一种重要的非正交多址接入技术,通过码域的非正交接入,极大地提升了接入终端的数目,同时还提供了更大的分集增益和编码增益,而其低复杂度的检测器保持了接近最优的性能,因此SCMA技术成为了近年来的研究热点,具有重要的研究意义和工程应用价值。本文从SCMA技术的基本原理出发,研究了上行链路中码本设计的算法,以及下行链路中低复杂检测算法,以及上行链路多天线SCMA系统中的低复杂度检测算法。首先,论文第二章介绍了 SCMA的基本原理。首先介绍了前四代移动通信系统采用的正交多址接入技术以及它们的弊端,然后介绍了一种基于码域的非正交多址接入技术——LDS技术以及基于LDS技术而演进而来的SCMA技术;然后对上下行链路的SCMA系统进行了详细的介绍,接着介绍了SCMA系统相比较于传统正交多址接入技术、LDS技术的性能优势,即分集增益和编码增益;最后介绍了SCMA系统的最佳检测算法——MAP检测算法以及广泛采用的、具有低复杂度但性能接近MAP检测器的检测算法——MPA算法,以及在对数域更新的Log-MPA算法,并对这三种算法进行了性能和复杂度的比较。其次,论文第三章研究了上行链路中SCMA码本设计算法。首先针对接收机完全已知各用户信道状态的情况,本文重点研究了 SCMA在上行链路时的性能,通过将SCMA转化为多天线模型,给出了SCMA系统的成对差错概率,并据此将母星座图设计问题建模为非凸优化问题;通过逐维设计的思想,将该非凸优化问题简化为二阶锥规划问题,最终可以通过优化工具方便求解。针对大规模天线接收机无法对所有天线上的信道状态做出精准的信道估计的情况,本文研究了一种基于LDS系统的收发机结构,该结构采用了差分调制、差分解调,在接收机装备多根天线时,可实现非相干检测;为了降低检测复杂度,对该结构进行了优化设计,使得接收机的检测复杂度不会随着天线数的增加而指数增长;然后对该结构进行了性能分析,研究了系统与天线数之间的关系;最后仿真结果比较了非相干检测时与相干检测时的性能差异,尽管性能有所损失,但是随着天线数增加,非相干检测LDS系统性能也显著提升。接着,论文第四章研究了 SCMA系统在下行链路中的低复杂度检测技术。本文重点研究了 一种基于区域限定的MPA检测算法,该算法基于球形译码的思想,同时利用了下行链路中星座图的特点,可以在保持性能几乎无损的前提下,可以迅速筛选出离接收符号足够近的星座点,进而极大程度上降低检测的复杂度。此外,还研究了 Max-log-MPA算法中性能损失较为明显的问题,通过分析发现Max-Log-MPA算法忽略了除最大值外的所有其他情况,因而造成了性能的下降;然后研究了一种改进的Max-log-MPA算法,在复杂度几乎不增加的情况下,可以逼近原Log-MPA算法的性能,取得了性能与复杂度更好的折衷。最后,将区域限定算法和改进的Max-Log-MPA算法结合在一起,并给出了仿真分析,通过合理地选择参数,可以更好地兼顾系统性能和检测复杂度。最后,论文第五章研究了多天线SCMA系统在上行链路中的低复杂度检测技术。根据接收机天线的数量,将多天线SCMA系统分为两种情况:超定信道的多天线SCMA系统和欠定信道的SCMA系统。针对超定信道的多天线系统,在每个资源块上为超定信道,因此提出了MMSE-MPA和JGA-MPA算法来降低检测复杂度;然后研究了一种基于资源块选择的MPA算法,给出了利用信道矩阵的最小特征值近似表征信道状态,然后对信道进行筛选,可以在降低复杂度的同时保证系统性能。针对欠定信道的多天线系统,首先介绍了基于边选择的MPA算法;并提出了自适应边选择算法,可以灵活地根据信道状态,实时选择更新的边数,进一步降低检测复杂度。最后给出了复杂度对比和仿真分析。