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空间物联网(Space-Air-Ground Internet of Things Networks,SAG-IoTNs)是物联网技术的发展趋势,未来可以高效支撑导航定位、远洋航行、应急救援、航天运输等重大应用服务。为实现空间物联网的大规模机器通信(massive Machine Type Communication,mMTC),本文针对空间物联网的星地通信场景,研究非协同非正交多址接入(Uncoordinated Non-Orthogonal Multiple Access,UC-NOMA)协议,分析了采用连续干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)和连续联合译码(Successive Joint Decoding,SJD)时的系统中断概率和可达吞吐量,并通过叠加导频的方案进一步提高空间物联网系统支持mMTC业务的能力。在空间物联网的背景下建立星地mMTC典型通信场景,研究了非协同NOMA协议的传输机制。在此基础上分析单时隙中,冲突用户总数和总干扰功率的表达式,为后续性能指标的推导奠定基础。推导的总干扰功率表达式可以推广到其他衰落中,给出了瑞利衰落下的推广形式并与阴影莱斯衰落下的性能进行了对比。研究了非协同NOMA系统采用正交导频通信时的系统性能。给出了SIC以及SJD两种译码方法时的译码流程,以及中断概率和可达吞吐量的性能计算公式。在星地链路阴影莱斯衰落条件下,推导了正交导频下系统的中断概率和可达吞吐量的表达式。采用蒙特卡洛仿真验证所推导表达式的准确性,并仿真对比了两种译码方法在不同设备数、不同设备冲突概率和不同码率下的系统性能,SJD译码方法在高码率和高接入设备数时系统性能优于SIC。本文创新性的在星地链路中采用叠加导频机制提高非协同NOMA系统的吞吐量。给出了叠加导频下的信号模型,量化了系统采用叠加导频进行信道估计时带来的估计误差。在此基础上重新推导两种译码方法下的系统中断概率和可达吞吐量的理论性能公式。仿真验证所推导表达式的准确性,并对比了系统采用叠加导频与正交导频时的性能表现,分析不同接入设备数和不同码率的情况下系统译码方法的选择,验证了采用叠加导频可以在高接入设备数时显著提高系统吞吐量。