在4G典型技术场景的基础上5G又开拓了面向物联网业务的低功耗大连接和低时延高可靠应用场景,这些不同的应用场景及其提出的高性能指标对传统的正交多址接入技术形成了新的挑战,新型的高性能的多址接入技术急需被提出,稀疏码分多址接入(sparse code multiple access SCMA)技术作为一种典型的基于码域叠加的非正交多址接入技术,可以利用多维调制技术和扩频分集技术大幅提升接入用户数和链路性能以此来实现海量连接,还可以通过免调度传输方式大幅降低传输延时和信令开销进一步提升系统传输的可靠性,SCMA技术还能降低终端的能耗,积极响应绿色通信理念。(Multiple Input Multiple Output MIMO)作为5G的关键技术之一,能够显著提高频谱效率和系统容量。将MIMO与SCMA技术有效地结合,即MIMO-SCMA系统在海量机器类通信和高可靠低时延应用场景中具有明显的优势,是未来移动通信技术中最具价值的空口传输技术。本文首先分析了SCMA系统与MIMO技术中的关键技术,介绍了基于VBLAST编码的上行链路MIMO-SCMA系统以及基于空时块编码(Space-time Block Coding STBC)的下行链路MIMO-SCMA系统的构建方案。然后对下行MIMO-SCMA系统的实现原理进行了阐述,对下行MIMO-SCMA系统的两类检测算法进行了研究,比较了联合消息传递算法(Joint Message Passing Algorithm,JMPA)与MIMO技术和SCMA系统独立检测算法的区别,针对JMPA检测算法存在译码复杂度随着接入系统的用户数目、用户码本的尺寸和发射天线数目呈指数增长的问题,在球形译码的启示下,本文在下行链路MIMO-SCMA系统中提出一种基于球形译码的联合消息传递算法(S-JMPA),设置一个合适的球形半径R,只译码位于球内置信度高的码字信息,摒弃球外的置信度低的码字信息,从而大幅度降低接收端译码算法的复杂度,由于S-JMPA检测算法只译码了部分高置信度的码字信息,存在系统性能的损失,基于该问题本文又提出了一种基于STBC编码的MIMOSCMA系统的模型,利用STBC的分集增益特性来很大程度上补偿S-JMPA检测算法在系统性能上的损失,仿真表明,在基于STBC编码的下行链路MIMO-SCMA系统中,S-JMPA算法在显著降低接收端译码复杂度的同时,保证了优异的系统性能。从动态因子图的角度考虑,本文又提出了一种基于置信度的动态因子图联合消息传递算法(Dynamic Factor graph JMPA DF-JMPA),该算法在每次迭代过程中通过信息置信度的大小判断对应边缘信息的收敛程度,在因子图中删除收敛速度较快的信息对应的分支,动态地确定下次迭代所需的因子图,减少资源节点上用户更新数量,从而来降低接收端译码的复杂度。仿真结果表明,当选择合适的减少度数P时,DF-JMPA检测算法可在复杂度和系统检测性能之间取得良好的平衡。