移动互联网和物联网的飞速发展对下一代移动通信的多址技术提出了更高的要求,为了满足未来移动通信海量连接的要求,必须提出新的非正交多址方式。稀疏码多址(SCMA)技术作为新的非正交多址方式较传统正交多址方式具有能够满足海量连接的优势,相比较其他非正交多址方式又可以获得较好的编码增益,因此本文主要对SCMA的相关技术进行研究。SCMA码本设计和接收机端译码算法设计是SCMA系统的两大关键技术,因此,本文首先详细分析了目前传统的SCMA码本设计原则,因为码本设计的优劣会直接影响译码的复杂度以及系统的误码率(BER),所以本文从改善母星座图和差异化用户间码本能量的角度出发,提出了基于星型正交振幅调制(QAM)的改进型码本设计方法。为了应对未来移动通信中同一场景下的不同用户间具有不同的业务需求的情况,本文还研究了非规则SCMA码本设计原则,然后从最大化星座点之间的最小欧式距离的角度出来,提出了基于网格编码调制(TCM)子集分割理论的非规则码本设计原则。随后,本文研究了针对SCMA系统的传统的多用户检测算法—消息传递算法(MPA),虽然MPA译码的性能接近于最大似然译码,但是其复杂度仍旧很高。所以本文从减少检测时搜索的星座点数和降低算法的迭代次数的目的出发,提出了基于部分边缘化串行策略的SCMA检测算法,该算法在保证系统性能几乎没有下降的情况下使SCMA译码算法的复杂度得到了明显降低。最后,文章研究了下行MIMO-SCMA链路系统,目前对于MIMO-SCMA系统研究的文献还比较少,而且当天线数和用户数的增加的时候,当前的下行MIMO-SCMA链路系统检测算法的复杂度是呈指数增长的,因此本文充分利用了MIMO信道特性和SCMA码字的稀疏性,然后利用了给同一用户下的不同天线分配不同的码字的思路,提出了基于联合因子图的下行MIMO-SCMA检测算法,仿真表明,该算法的性能几乎与最大似然算法的性能一致,但是其复杂度却得到了明显的降低。