随着移动互联网与物联网的快速发展,以及新服务和新应用的不断出现,对未来无线通信网络提出了更高容量、更短时延和更高能效需求。为了满足这些需求,国内外学者提出了大规模天线输入输出、毫米波通信、超密度网络、非正交多址接入等新技术。按照编码域与功率域复用划分,主要包括编码域与功率域非正交多址接入。功率域非正交下行传输己被提交到第三代合作伙伴计划（The Third Generation Partnership Project,3GPP）网络标准中,根据其技术特点,它被称为多用户叠加传输。为了与3GPP标准在称呼上保持一致性,本文把编码域与功率域的非正交多址接入分别称为编码域与功率域的叠加多址接入。本文研究的空间耦合叠加多址接入（Spatially Coupled Superposition Multiple Access,SCSMA）是一种编码域叠加多址接入技术。目前,由于国内外学者均默认采用非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）表示功率域叠加多址接入。本文若无特殊声明,均用NOMA表示功率域叠加多址接入。叠加多址接入技术具有高频谱效率、允许大规模用户接入、较好的用户公平性等优点,可应用于各种场景。本文从低复杂度检测或高能效传输角度出发,研究了 SCSMA系统的发送接收设计,提出了以功率分配为代表的资源分配算法,以降低检测复杂度或提升系统能效,为SCSMA和NOMA在未来网络中的应用提供理论和算法支撑。概括地讲,本文的研究成果主要包括以下几个方面:1、不同于以往的SCSMA系统设计,本文在SCSMA系统发送端引入扰码处理,降低传输数据流间的相关性。在接收端,通过联合稀疏图实现联合解调与译码,以提升系统性能和降低检测复杂度。本文进一步利用高斯近似置信传播（Gaussian Approximation Belief Propagation,GABP）算法计算得到了含信道编码的密度进化（Density Evolution,DE）方程式。该方程式不仅能更易计算系统的译码门限和反应迭代译码收敛行为,还能用于指导SCSMA系统设计。为了进一步加快迭代收敛速度,本文还提出一种串行调度BP算法。外部信息转换（Extrinsic Information Transfer, EXIT）图分析和仿真结果表明系统性能相同时,串行调度BP算法能够减少一半的迭代次数。2、本文通过利用GABP算法计算得到无信道编码SCSMA系统的DE方程式,再应用该方程式与势能函数进行分析,证明了在系统负载一定用户间干扰完全消除时,等功率传输系统性能最优。然而,等功率传输导致迭代检测收敛速度慢。为了加快检测收敛速度,本文提出了一种功率分配算法,引入非等功率传输。EXIT图分析与仿真结果验证了理论分析的正确性和所提算法的有效性。3、在未来无线通信网络中,能效是一项重要性能指标要求。本文研究在多小区协作NOMA系统中,满足各用户服务质量（Quality of Service,QoS）要求与基站总发送功率约束条件下,通过功率分配使系统能效最大化问题。根据多小区协作处理方式不同,本文研究了三种多小区协作NOMA传输方案。由于用户间及小区间干扰,能效规划问题为非凸的优化问题。本文利用分部规划和凸差规划,把原来的非凸问题转换为可求解的优化问题,并提出了一种迭代功率分配算法,得到了接近全局最优的各用户功率分配解。4、在多天线NOMA系统中,在满足各用户QoS要求的条件下,本文研究了通过用户分簇、波束设计、功率分配的联合优化使发送总功率最小化问题。若同时优化这三个关键要素,因计算复杂度太高难以实施。根据各用户的信道增益相关性与差异性,本文首先提出一种低复杂度次优的改进用户分簇算法使用户分配到不同簇内。其次,假设用户分簇给定,经过一些数学操作对原问题规划进行转换后,本文提出了基于半定松弛方法的联合波束与功率分配算法。为了进一步减少功率消耗,本文还提出了迭代联合执行用户分簇算法和联合波束与功率分配算法的算法框架。最后通过仿真评估了本文所提的用户分簇算法、联合波束与功率分配算法及算法框架。