物联网(Internet of Things,IoT)是面向未来的关键技术之一,旨在让身边的每一个物理对象都可以变成信息源以更智能地分享和处理信息。为此,第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication System,5G)提出了大规模机器类通信(Massive Machine-type Communications,mMTC)场景。在mMTC的典型场景中,接入的用户主要是海量低成本、低功耗和低复杂度的传感器和智能设备等。海量的节点接入为当前的无线通信系统带来巨大的挑战。非正交多址技术(NonOrthogonal Multiple Access,NOMA)可以实现对时频资源的复用,是解决mMTC场景下海量接入的关键技术之一。NOMA方案虽然可以基于免调度(Grant-Free,GF)模式以减少信令开销,然而目前所提出的大部分NOMA方案依然需要导频进行信道估计。在mMTC场景下由于其短包传输的特性,这将导致时频资源利用率较低。对此,本文认为进行免导频传输的非相干通信是一种具有潜力的传输框架。本文将以mMTC场景下的非相干多址接入技术为研究背景,利用结构化的立方分割码本作为用户非相干码本研究mMTC场景下的非相干多址接入技术。首先,本文详细阐述了基于实数域和基于复数域的立方分割码本构造方法。利用复数域立方分割码本,本文设计了一种单用户非相干接入方案,仿真结果表明在单用户非相干接入具有较高性能增益,其增益主要来源于不会引入信道估计误差。此外,仿真还探究了码字间最小距离和不同码本参数对传输性能的影响。其次,针对接收机为单天线的非相干多址接入问题,本文引入正交的短扩频序列作为用户的多址接入签名。为增强用户间扩频序列冲突的容错率,本文在发射机设计了一种线性扩展矩阵。同时,本文设计了一种扩频图案表,通过规定固定符号长度的扩频图案以平衡扩频图案选择的随机性与检测的准确性。仿真结果验证了在五种典型传输包大小下的传输性能。此外,仿真还探究了不同扩频序列、不同扩频图案表与对数似然比近似算法对传输性能的影响。最后,针对接收机为多天线的多用户非相干多址接入问题,本文介绍了一种基于线性预编码矩阵的多址接入方案。每个用户需要构造不同的线性预编码矩阵,并以此生成基于码字特征的用户签名。仿真结果表明,在五种典型传输包大小下基于信号重构的传输方案相较基线传输方案可以得到较高的性能增益。同时,仿真还验证了不同接入用户数对传输性能的影响和接收天线数对传输性能的影响。