随着移动通信和物联网的快速发展,IMT-2020(5G)推进组指出5G将定位于更高频谱效率、更大系统容量、更快传输速率的无线通信网络。目前的正交多址技术已经不能满足5G各方面的性能需求。而通过引入非正交多址接入技术可以实现海量用户接入和更高的频谱效率。其中之一的稀疏码多址接入技术(Sparse Code Multiple Access)通过高维码本可以实现系统的高过载性能和高吞吐量,成为研究热点之一。首先,本文介绍了SCMA的基本理论和一些关键技术,给出了SCMA上行链路系统的基本模型,因子图和多维母星座设计。同时介绍了SCMA系统的传统多用户检测方法:最大后验概率(Maximum A Posterior)算法和消息传递算法(Message Passing Algorithm),MAP算法是SCMA系统最优的多用户检测算法,但其计算复杂度太高不符合实际应用。接着对传统的MPA算法进行了介绍和仿真分析,结果表明MPA作为SCMA多用户检测算法中一种次优的算法,其性能和MAP算法基本相同,且由于用户码字具有稀疏性,所以其计算复杂度能在一定范围内降低。但随着码本维度和接入用户数量的增加,MPA算法的计算复杂度仍会以指数速度增长,所以需要作进一步研究来降低SCMA系统中MPA算法的计算复杂度。其次,本文提出了一种符号翻转算法(SFA),类似于低密度奇偶校验码(LDPC)字段中的位翻转译码算法。接着基于SFA中引入的可靠性定义,对基于部分边缘化的PM-MPA算法做出改进,在MPA迭代过程中可以动态地确定被边缘化的可变节点,从而降低迭次数,称这个算法为基于PM的动态消息传递算法(DPM-MPA)。仿真结果表明,所提出的SFA可以实现译码计算复杂度明显的降低,而DPM-MPA相比PM-MPA具有更低的计算复杂度和更好的系统性能。最后,基于球形解码(SD)算法,本文首先提出了一种改进多用户检测算法,称为列表球形译码消息传递算法(LSD-MPA),该算法能将每个用户的比特数据软判决输出到相应的信道译码器上。仿真结果表明,与MPA相比,LSD-MPA可降低接收机复杂度,同时也能获得显著的增益。由于LSD可以看成一个深度优先树搜索算法,通过对SCMA码字格型结构的探索,进一步提出一种优化方法来修剪冗余访问的节点,从而减少搜索树的大小,称这种改进算法为NP-LSD-MPA。同时给出了最优初始球形半径,使该算法能更快满足修剪条件。仿真结果表明,所提出的基于LSD的改进算法可以大大降低解码复杂度,而与现有算法相比,性能损失接近MPA。