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第五代移动通信(5G)要求提供更高的数据速率、更大的网络容量、海量的通信连接、超低的传输时延以及更好的服务质量。在移动通信网络中,多址技术旨在正确区分用户并提供接入服务,是无线通信物理层的核心技术之一。正交多址接入支持的接入用户数与正交资源成正比,难以满足5G大容量、海量连接、低延时接入需求,必须设计和运用非正交多址接入技术。稀疏码多址接入(SCMA)是一种码域非正交多址接入技术,利用SCMA码本的稀疏性,将比特流调制映射和扩频合并,直接将比特流映射为多维码字,由此获得成型增益,提升系统容量;多维码字的稀疏性还能使接收端采用低复杂度的多用户联合检测实现高可靠的数据恢复。本文围绕稀疏码多址接入技术开展研究,主要研究内容如下:(1)将SCMA技术应用于MIMO-OFDM多天线系统,结合多天线技术的空间分集和SCMA技术的频域分集,并利用稀疏因子图特性,设计了一种多天线空频SCMA(SF-SCMA)系统。给出了SF-SCMA系统模型,阐述了SF-SCMA系统涉及的多用户分组编码算法以及MPA联合检测算法思想和实现流程,比较分析了单天线SCMA系统和SF-SCMA系统在平坦衰落信道和频率选择性衰落信道下的BER性能。(2)为了降低译码复杂度,提出了一种基于多级输入门限的SF-SCMA系统多用户检测算法,利用MPA译码的比特概率信息收敛特性,在几乎不影响差错性能的同时,降低MPA译码复杂度,提高译码效率。利用EXIT图分析了MPA译码收敛性及其影响收敛性的相关因素;阐述了max-log MPA算法原理和门限设置规则;对比分析了max-log MPA算法与log MPA算法的BER性能以及有/无输入门限的max-log MPA算法的差错性能和译码时延;完成了基于固定门限的max-log MPA算法的FPGA硬件设计和实测,验证了算法的实用性。