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更高的频谱效率是未来第五代移动通信系统(The fifth Generation Mobile Communication System,5G)的主要需求之一。为了满足这一需求,本文提出了一种混合稀疏码多址接入技术(Mixed Sparse Code Multiple Access,MSCMA),它是一种基于混合多维星座的非正交多址接入技术。本文首先设计了 MSCMA的码本。MSCMA的码本设计通过增加叠加在任意资源节点上的传输码字的非零元素之间的欧氏距离和来提高消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)接收机的初始化信息的质量。在此基础上,MSCMA的码本设计通过增加叠加在所有资源节点上的传输码字的非零元素之间的欧氏距离和之间的差值来提高每一次判决过程中被检测出用户信息的收敛可靠性。然后为了进一步提高频谱效率,本文设计了下行多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术与 MSCMA 技术的融合系统模型—下行MIMO-MSCMA。最后设计了下行MIMO-MSCMA系统的低复杂度接收机。概括地讲,本文的研究成果主要包括以下几个方面:1、增加基础复数多维星座的最小子集内欧氏距离能够增加叠加在任意资源节点上的传输码字的非零元素之间的欧氏距离和。为了增加最小子集内欧氏距离,本文提出了一种基于lattice码的基础复数多维星座设计。但是该设计有限地增加了最小子集内欧氏距离。为了进一步增加最小子集内欧氏距离,本文又提出了一种基于lattice码的阈值基础复数多维星座设计。该设计能够根据系统性能的需要调整最小子集内欧氏距离的大小。2、为了帮助排列准则增加叠加在任意资源节点上的传输码字的非零元素之间的欧氏距离和以及叠加在所有资源节点上的传输码字的非零元素之间的欧氏距离和之间的差值,本文提出了一种基于不同维度间距离的相位选择算法。该算法能够扩展叠加在任意资源节点上的传输码字的非零元素之间的欧氏距离和的范围。但是该算法可能会导致任意两个星座点的部分纬度间的距离不理想。为了解决这一问题,本文又提出了一种改进的基于不同维度间距离的相位选择算法。3、增加在MPA接收机检测过程中传输用户的可靠性之间的差异能够提高在每次判决过程中被检测出用户信息的收敛可靠性。本文设计了 MSCMA的映射矩阵,并且通过增加传输用户的非零元素数量之间的差异来增加在MPA接收机检测过程中传输用户的可靠性之间的差异。4、为了提高MPA接收机的初始化信息的质量和每一次判决过程中被检测出用户信息的收敛可靠性,本文提出了一种基于维度欧氏距离和的排列准则。该排列准则增加了叠加在任意资源节点上的传输码字的非零元素之间的欧氏距离和以及叠加在所有资源节点上的传输码字的非零元素之间的欧氏距离和之间的差值。在此基础上,为了进一步提高部分传输用户在它们相应的MPA接收机判决过程中的收敛可靠性,本文又提出了一种改进的基于维度欧氏距离和的排列准则。5、为了增加在MPA接收机检测过程中同一用户在不同发射天线上的传输码字的可靠性之间的差异,本文设计了下行MIMO-MSCMA的系统模型。在下行MIMO-MSCMA系统中,同一用户在不同发射天线上的传输码字来自不同的MSCMA码本。6、为了降低传统的最小和算法MPA接收机的复杂度,本文利用MSCMA的非均匀特性设计了下行MIMO-MSCMA系统的低复杂度最小和算法MPA接收机。该接收机大大减少了判决过程中被检测用户的数量。为了进一步提高Turbo迭代译码器和最小和算法MPA接收机性能,本文设计了下行MIMO-MSCMA系统的低复杂度Turbo迭代译码算法和最小和算法联合接收机。最后,通过仿真对MSCMA的码本设计、下行MIMO-MSCMA系统模型、下行MIMO-MSCMA系统的两种低复杂度接收机的性能进行了评估。