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随着移动互联网和物联网的迅速发展,未来5G移动通信将面临更加复杂的接入场景:能够容纳大规模的连接设备,并支持更加多样化的用户服务需求。这给接入协议设计提出了很大的挑战。非正交多址接入技术、毫米波通信和大规模多输入多输出技术也因能够有效解决上述挑战而成为研究热点。在本论文中,主要结合一些现有的技术,对大规模天线阵列部署下的接入技术进行了研究。主要内容概括如下:第一,提出了一种适用于毫米波通信系统的时间、角度域联合稀疏码分多址接入方案。已经证明,将毫米波通信技术、大规模多输入多输出技术和非正交多址接入技术进行有效的整合可以明显地提高系统容量。但是,目前存在的将三者进行有效结合的相关研究,大多是一个波束上的用户间使用功率域NOMA进行接入,接收端使用连续干扰消除算法来进行多用户检测。而连续干扰消除算法由于其存在严重的误差传播问题,需要执行复杂的功率分配和用户配对。为了应对这一问题,我们提出了时间、角度域联合稀疏码分多址接入方案,该方案主要包括由基站协调的三个过程:稀疏扩频,波束映射和波束成形。通过根据每个用户的位置将特定的稀疏扩频矢量与每个用户相关联完成时域上的稀疏扩频,同时在角度域上进行波束映射和波束成形过程将用户信号叠加在波束中,从而进一步实现复用增益。在每个用户处,它以自己的扩频序列扩展其信号,然后将扩频信号发送到毫米波信道,在基站处,首先执行接波束成形,然后构建相应的因子图,基于该因子图,执行消息传递算法以恢复所有用户发送的消息。仿真结果证明,我们提出的传输机制是可行的,并且我们提出的波束成形方案较一些现存的波束成形方案具有更好的性能。第二,设计了一种用于机器类型通信场景的基于双线性广义近似消息传递算法的小包接入方案。5G移动通信面临的一个典型的应用场景是机器类型通信,现有的LTE基于调度的随机接入协议由于大的信令开销而不再适用于这一应用场景,在本论文里,我们采用一些研究中使用的免许可接入机制来进行短包数据传输,并使用双线性广义近似消息传递算法来进行多用户检测。在研究过程中,我们发现双线性广义近似消息传递算法在高信噪比的情况下,接收检测性能反而恶化。针对这一发现,我们对双线性广义近似消息传递算法进行了改进,仿真结果证明我们的检测算法较现有的检测方案有更好的用户成功检测率和系统误符号率性能。最后,我们提出了3D场景下的波束空间调制方案并通过波束空间调制方案延申出一种新的接入机制。为了应对3D无线蜂窝网通信,我们设计了一种3D场景下的传输机制――基于索引调制的波束空间调制方案。首先,我们设计了一种波束选择算法,接下来我们设计了一种因子图构建算法以得到稀疏连接的因子图,降低检测算法的复杂度,最后,我们提出了连续干扰消除和消息传递算法相结合的多用户检测算法,其中引入了比例收缩方法来应对波束间干扰的问题。仿真结果证明,我们的接收检测算法能够得到好的性能并且我们提出的传输机制是有效可行的。