随着移动通信需求的飞速增长,具有更高频谱效率和更多的多用户信道容量边界的非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)技术是未来多址技术的发展趋势和突破方向。图样分割多址接入技术(Pattern Division Multiple Access,PDMA)作为众多候选 NOMA 技术之一,第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partnership Project,3GPP)对其技术理论研究以及初步性能评估结果表明了该技术在5G系统中拥有良好发展前景。PDMA的核心思想是通过单独或联合使用空间、功率、扩频码设计用户的PDMA图样,进而区分多用户信号以及共享相同时频资源。本论文重点研究了 PDMA的发送端相关关键技术,主要工作包括:首先,本论文对现有的PDMA发送接收端关键技术、应用场景、资源分配等方面进行了系统调研,并关注3GPP最新NOMA和PDMA的提案,总结了现有技术和目前研究的进展。另外本论文对PDMA上下行链路传输模型进行了分析,比较了上下行链路存在的差异,并利用MATLAB搭建了PDMA链路级仿真平台。其次,本论文研究了 PDMA图样设计与图样分配,并对采用PDMA图样进行区分多用户存在的多用户模糊性问题进行了分析,提出了一种基于信道星座约束容量的PDMA图样优化方案,增大了多用户之间的差异性,进而解决了组合星座模糊性问题,达到系统性能提升的效果。同时设计了一种PDMA图样选择算法,使得满足了 PDMA图样选择原则的同时,降低了计算相位因子的复杂度。最后,本论文研究了 PDMA资源分配方案,提出了一种基于能耗最小化的PDMA图样分配与功率分配方案。本论文将PDMA图样分配和功率分配解耦,首先获得最优的PDMA图样分配,然后提出了一种基于注水算法的功率分配算法逆向获得最优功率分配,解决了这个非凸问题。通过最大程度减小能耗从而提高设备使用寿命,可应用于大规模机器类型通信场景中的资源管理。