目前,随着无线通信网络的兴起和移动终端设备的指数增长,无线频谱资源已日趋耗尽,能源消耗也呈指数上升。可见光通信(Visible Light Communication,VLC)由于其频谱资源丰富、使用低功耗的LED灯,引起人们的广泛关注,成为未来室内外高速无线通信关键技术。同时,在未来的无线网络分配中利用有限的无线电资源难以支持大规模用户。为了应对这一挑战,非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)应运而生,作为一种有前景的多址方案,它可以实现高频谱效率和用户公平。然而,由于光调制信号是实的非负的,传统的香农公式在可见光中并不适用。截至目前,VLC多址接入信道容量区域和VLC NOMA网络的可达速率也都是未知的。因此,本文以可见光通信和非正交多址接入技术为研究对象,对其信道容量和功率分配方面展开研究。1.针对VLC多址接入信道(Multiple Access Channels,MAC),本文在信号峰值约束和平均光功率约束下,对VLC MAC信道容量进行了研究。具体地,假设信号服从离散输入,可以把VLC MAC准确信道容量建模为混合离散优化问题,由于目标函数没有闭式表达式,它是非凸问题。本文采用不精确的梯度投影法来解决这个问题。其中,通过每个用户的单用户准确信道容量的可达输入分布计算得到内界;通过确定每个用户的单用户容量,然后松弛输入约束计算得出总容量外界。仿真结果表明本文所提出的界是最紧的,在较宽的信噪比范围内都优于存在的界。2.针对可见光非正交多址接入系统,研究了VLC NOMA下行链路中静态用户的可达速率和最优功率分配。在考虑信号峰值约束、平均光功率和电功率约束下,本文首次给出了VLC NOMA下行链路中静态用户可达速率闭式表达式的上下界;紧接着基于得到的下界,在满足每个用户可达速率约束和每一个LED的功率约束下,最小化发射功率。为了解决该非凸问题,通过利用半正定松弛技术(Semidefinite Relaxation,SDR),把最优功率分配问题转化为凸的半正定规划(Semidefinite programming,SDP)问题进行求解。仿真结果表明相比均匀分布,本文所提出方法的上下界更紧,上下界之间的差距也更小。另外,本文提出的波束成形方案性能也比均匀分布的更优。3.基于VLC NOMA中静态用户的研究,进一步推导了移动用户可达速率闭式表达式,并提出了稳健波束成形方案。具体地,由于用户的移动性,估计的信道状态信息(Channel State Information,CSI)是不准确的。本文通过把信道状态信息的不确定性建模为一个椭球域,得到移动用户可达速率闭式表达式的下界。紧接着研究了在满足用户服务质量要求(Quality of Service,QoS)下最小化发射功率的优化问题。通过利用引理和半正定松弛,发射功率最小化问题可以建模为一个凸的SDP问题。仿真结果表明了本文提出的功率分配方案的有效性和稳健性。该论文有图25幅,表4个,参考文献122篇。