移动通信业务的蓬勃发展极大地提高了人们的生活质量,人们对流量的需求急剧增长。新兴业务的快速发展、用户和设备数量的不断增长需要更多的频谱资源以及更高的频谱利用率,如何高效利用有限的频谱成为了研究的热点,非正交多址NOMA技术由此应运而生。NOMA允许多个用户同时共享同一频谱资源,具有高频谱利用率、高灵活性、高系统容量等特点,是未来移动通信中比较有前景的多址技术之一。目前关于NOMA的研究多为下行链路的研究,而关于上行链路的研究比较少。下行链路中每个用户接收端收到的是来自一条链路(基站)的混叠信号,比较容易解决同步问题,NOMA中关键的SIC技术也就容易实现;而上行链路中基站接收端收到的是来自不同链路(不同用户)的混叠信号,因此存在同步问题,NOMA采用的功率控制需要各个用户协调一致控制功率,难度也比下行基站自己控制难。但是,由于下行链路中SIC工作在用户端,上行链路中在基站端,基站的处理能力远高于用户,上行方案中的同步问题也可以在基站端采用缓存方式解决,因此上行方案是完全可以采用NOMA的。关于上行链路的NOMA方案仍然存在一些不足之处,针对相应的不足,本文的工作和创新总结如下:(1)现有上行NOMA系统的文献中,当用户的发射功率与用户到基站间的距离有关时,用户距离发生变化基站就需要重新反馈具体距离,没有关于距离的统计特性替代具体距离对系统性能变化的研究。本文用户通过距离的统计特性确定发射功率,基站仅需要将距离的统计特性反馈给用户。推导了用户的中断概率表达式并通过蒙特卡罗仿真验证。仿真表明如果某一用户所在区域内外边界值相差不大,该用户在通过距离具体值或统计特性确定信号发射功率的两种情况下,中断性能几乎相同。因此在办公室、教室、家庭等小范围实际场景中当用户到基站距离的分布没有发生较大变化时,基站仅需要反馈距离的统计特性而非实时地反馈具体距离,用户不需要实时地改变信息发射功率,可以在减少系统复杂性的同时保证用户的性能。(2)在多用户的上行NOMA系统中,目前研究仍然基本假设的是用户远近分布均匀的情况。当系统中近用户(据基站近)多且到基站距离相差不大、远用户(据基站远)少且业务量较大时,使用两两配对会大概率产生分在同一组的两个用户到达基站的信号功率差异不大的情况,不利于功率域NOMA技术的实现。针对这一问题,本文提出了上行NOMA系统中基于模块的多用户配对法(简称“模块配对”),即多个近用户作为一个整体模块与一个远用户进行配对,多个近用户与一个远用户共用同一个频谱资源,每个近用户在不同的时隙上传输,远用户在整个时隙上传输。比如小区中居民的业务量较少,且小区的居民较多,而小区边缘往往会有分散的监控设备,这些设备需要实时地上传视频资源,这就可以使用模块配对。仿真表明,模块配对相较于OMA、两两配对可以获得更高的系统容量。(3)NOMA与另外一种提高频谱利用率的技术认知无线电CR结合,也是目前无线通信的研究热点。现有文献中很少有关于上行underlay CR-NOMA系统的主从用户配对方法。而NOMA与CR-NOMA系统有一定的差异,例如CR系统必须考虑对主用户的干扰控制问题,因此不能直接将传统的NOMA配对方法应用到CR-NOMA系统中。关于上行underlay CRNOMA的主从用户配对问题,本文有以下研究工作:一、将传统NOMA配对中高高配对、随机配对的思想应用到上行underlay CR-NOMA中,给出了从用户高高配对、主从随机配对的具体方法设计。二、由于在从用户高高配对、主从随机配对法中,首先需要将从用户两两组成一个从用户对,然后再判断某一从用户是否可以与相应的主用户配对成功,不具有灵活性,因此提出了基于主用户质量的主从直接配对法,不需要先对从用户两两组成一个从用户对。仿真表明,从系统加入的从用户数来看,基于主用户质量的主从直接配对法优于另外两种方法,主从随机配对法效果最差。