随着第五代移动通信(5G)系统的需求确立和研究展开,非正交多址接入(NOMA)技术成为其中一个关键的技术方向。多址技术一直是移动通信系统中最基本的技术推动因素之一,传统的正交多址技术由于其有限粒度的资源分配方式难以支持更大的接入设备数量和更高的频谱效率。此外,考虑到5GmMTC、物联网等低激活率、小数据包的传输场景,基于调度的传输方案中信令开销过大,新的免授权NOMA也是一种有前途的解决方案。论文主要工作如下:第一,设计了适用于非正交编码接入(NOCA)的实际信道估计方案。现有的码域非正交多址研究多是基于理想信道估计的假设,因此本文针对NOCA系统,采用Zadoff-Chu序列作为上行导频参考信号,设计了两种不同的导频图样并提出了相应的接收机估计算法,仿真中与理想信道估计进行对比,验证了实际信道估计方案的性能。此外,在不同过载率的情况下,给出了适选的数据扩频码本。第二,提出了针对功率域NOMA的联合编码方案与新型功率分配算法。在传统NOMA中,当分配较低功率的近用户信道状况不够好时,难以实现良好的解码性能。因此,本文提出多时隙联合编码方法,并给远近用户设计不同帧结构的偏移资源配置方案,接收机采用锯齿形SIC算法,得到有效的性能增益。此外,基于反向传播算法设计了新型功率分配方案,通过仿真与分数阶发射功率分配方案进行比较,有效提升了用户平均吞吐量。第三,研究了免授权NOMA下的小包传输。从基于调度的传输到免授权传输,报头开销控制、接入容量与碰撞率分析、资源配置等都需要精确的设计。本文重用LTERLCUM模式,设计相应的层2报头结构。针对对数正态分布流量模型,得到理想情况下无碰撞概率的理论推导式,并通过仿真分析评估了不同的影响因子,包括不同的传输流量模式、网络负载和重传机制对网络吞吐量性能的影响。通过有效的资源配置提高吞吐量,为RLC层的设计提供参考。此外根据诺基亚西门子公司提供的近年来实际的智能终端中多应用流量的统计分布进行仿真,得到该流量模型下的最优资源配置,并验证了理论分布中得到的相应结论。