随着4G在世界范围内的普及与商用,移动互联网发展迅速。未来移动通信技术面临着爆炸式增长的数据流量、大规模设备连接和多元化业务的巨大挑战。5G作为下一代移动通信系统,引起业界的广泛关注,成为时下的研究热点。面向未来移动通信系统在全方位的更高需求,5G的首要目标仍是更高的系统容量和更好的用户体验。非正交多址接入技术以其大幅提升频谱效率的显著优势,成为5G移动通信系统的有力备选技术。业内提出较早、研究较为成熟的传统非正交多址接入技术及其信号设计方案基于功率域实现,在发送端多用户通过功率叠加进行复用,在接收端通过串行干扰消除技术区分用户。根据多用户信息理论,该方案只能达到理论容量域的边界顶点,且用户的发送功率一旦分配完毕,传输速率也相应确定,不管是否与实际系统相适应。针对功率叠加非正交多址接入方案中较差的用户灵活性与场景适配性,本文面向5G移动通信系统的实际场景,提出一种基于速率分割的非正交多址接入方案及其信号设计技术(Rate-Splittigg Non-Orthogonal Multiple Access, RS-NOMA)。RS-NOMA 方案的核心思想为将系统中实际用户的原始实际数据流拆分为多路虚拟数据流,同时将用户的原始发送功率分割并加载至各路虚拟数据流,以此完成传输速率的分割和调整。凭借速率分割技术在理论容量域边界任意点均可达的优良特性,RS-NOMA方案在用户的发送功率已经分配或受制约束的情况下,仍可根据用户的实际业务传输需求,在和速率不变的情况下灵活调整用户各自的传输速率。本文重点针对RS-NOMA方案在实际通信链路中的整体技术框架进行设计,研究其信噪比区间的划分方法,同时提出一种速率分割因子的优化算法,使系统在选择最优分割因子时达到最大吞吐率。实验和仿真结果表明,RS-NOMA方案能显著提升用户传输灵活性,实现用户信道条件与实际业务传输之间的良好匹配,有效改善系统性能。