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随着第4代移动通信网络(4th Generation Mobile Networks,4G)的商用化,研究者们开始关注能够应对未来第5代移动通信网络(5th Generation Mobile Networks,5G)中高可靠性,高传输效率,低延时等严苛要求的新型空口技术(Air-Interface Technology),而多址接入技术是空口技术的一个重要组成部分。为了进一步提高传输的频谱效率以及改善传统的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)方法在大规模节点接入条件下性能急剧恶化的特点,学者们提出了非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)的概念。本文主要研究了NOMA中的稀疏码多址接入技术(Sparse Code Multiple Access,SCMA),该方案由华为公司提出,目前已经成为了5G大规模机器通信(Massive Machine Type of Communication,mMTC)场景的重要候选技术。本文主要针对SCMA的接收机技术以及安全传输方案进行了深入的研究,主要工作以及成果如下:(1)针对SCMA在接收端采用的消息传递算法(Message Passing Algorithm,MPA)复杂度较高的特点,提出了两种基于消息向量截短的简化算法。这两种算法的基本思想均是将原始的信息进行截短而只采用部分维度的信息进行消息传递,从而达到降低算法复杂度的目的。经过仿真验证以及分析可以知道,所提算法能够在性能损失较小的条件下获得复杂度的大幅度降低。同时,本文还针对所提算法的收敛性能,稳定性以及复杂度问题进行了研究。(2)考虑了二进制低密度奇偶校验码(Binary Low-density Parity-check code,B-LDPC)以及多进制低密度奇偶校验码(Non-binary Low-density Parity-check code,NB-LDPC)编码的SCMA系统。由于SCMA与LDPC码均可用稀疏图(Sparse graph)进行表示,本文将SCMA与LDPC的稀疏图进行联合,从而设计了多址系统与信道译码的联合检测译码算法。该算法相较于传统的分立接收机以及具有Turbo结构的接收机能够获得十分可观的增益。同时,本文还在NB-LDPC编码的联合检测算法中提出了一种简化算法,以实现对其复杂度的降低。(3)鉴于5G中对于低延时,低功耗的要求,传统的上层加密方案由于复杂度过高因而难以适用于SCMA未来的应用场景。针对该问题,我们首次将物理层安全引入到了SCMA的研究中,提出了利用信道状态信息(Channel State Information,CSI)的随机性以及短时互异性对传输消息在物理层上进行加密的两种SCMA的物理层安全传输方案,并对这两种方案进行了理论分析,以说明所提方案的可行性。本文所研究的内容既具有较高的实践价值,同时也能够为SCMA的理论研究提供新的思路,能够为SCMA技术的标准化进程提供有价值的参考。