随着移动通信网络的快速发展以及各种新型应用场景的不断出现,促使物联网设备和移动智能终端的数量快速增长,现有的无线通信网络面临前所未有的巨大挑战。下一代无线通信网络不仅要满足设备的超高速率传输需求,也需要解决超大规模的设备连接问题。因此,能有效提高频谱效率并显著增强用户连接能力的非正交多址（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）技术受到研究人员的广泛关注,是下一代无线通信网络中富有前景的多址技术之一。有效的用户调度和功率控制方案是保障NOMA网络系统性能和公平性的重要前提,因此,基于不同调度方案的功率控制算法及其性能研究对NOMA网络的应用具有重要意义。本文对用户随机分布场景下的NOMA网络进行深入研究,主要包括以下三方面内容:（1）针对用户随机分布的下行和上行NOMA网络应用累积分布函数（Cumulative Distribution Function,CDF）调度算法实现用户的公平接入,并提出一种有效的功率控制方案来避免串行干扰消除（Successive Interference Cancellation,SIC）功率差这个实际限制条件对网络性能造成影响。首先,为了增大调度用户的信道差异,将小区中的所有用户分为近基站（Base Station,BS）的圆盘用户和远BS的圆环用户,以提高NOMA系统的性能增益。然后,利用CDF调度分别从两类用户中选择信道增益CDF值最大的用户进行通信,以实现每类用户公平的接入。进一步,考虑两个实际的SIC限制条件,针对固定功率分配（Fixed Power Allocation,FPA）方案和提出的认知功率分配（Cognitive Power Allocation,CPA）方案,利用随机几何理论对网络的中断性能进行分析,推导出用户中断概率的闭式解表达式。另外,对每个用户的在高信噪比（Signal to Noise Ratio,SNR）下的中断概率近似值或上下界进行了分析,并推导出了用户的分集增益。最后对理论分析结果进行了仿真验证,并指出为了实现更高的分集增益,在下行传输中宜采用FPA方案,而在上行传输中采用CPA方案性能更优。（2）针对用户随机分布场景下半免授权传输（Semi-Grant-Free,SGF）NOMA（SGF-NOMA）网络,提出了克服用户获得稳健传输性能时速率受到限制问题的分布式功率控制方案,并对SGF-NOMA网络在两种调度方案下的中断性能进行了理论分析。首先,对基于贪婪调度的SGF-NOMA方案进行了扩展,即同时考虑小尺度衰落、路径损耗和用户位置随机分布带来的影响。然后,针对SGF-NOMA传输系统,提出了一种基于CDF调度的公平接入算法。进一步,利用次序统计量和随机几何相关理论对贪婪及CDF两种调度算法下的SGF-NOMA网络的中断概率和分集增益进行了分析。分析结果表明,只有当调度的两个用户的目标信干噪比（Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR）之积小于1时,这两个算法才能获得满分集增益,否则将出现中断下限。为提升系统性能并解除对获得满分集增益时的用户速率限制,对授权用户和免授权用户提出了分布式功率控制方案,并对应用该功率控制方案后的中断性能进行了分析。最后仿真和分析结果验证了CS-SGF方案的公平性、所提功率控制方案的有效性和理论分析的准确性。（3）对用户随机分布场景下基于速率分割（Ra Te Splitting,RTS）的NOMA（RTS-NOMA）网络,在保障和速率性能最优的前提下,提出了能够解决资源公平与速率公平难以兼得的问题的功率控制方案,并分析了三种调度策略下的用户中断性能。首先,考虑所有用户在BS覆盖范围内随机均匀分布,并分别采用随机调度、贪婪调度和CDF调度选择两个用户进行通信。然后,为便于对CDF调度方案下的中断性能进行分析,推导并给出了该方案下调度用户信道增益的联合CDF表达式。为提升系统性能,针对RTS-NOMA网络提出了两种功率分配算法:1)能提高频谱利用率的认知功率分配算法;2)能增强用户速率公平性的动态功率分配算法。随后,利用次序统计量和随机几何理论分析了不同调度方案和功率控制算法下用户的中断性能,并给出中断概率的闭式解表达式。另外,对两种功率分配方案下用户的分集增益进行了分析,结果表明这两种功率分配方案都能实现稳健传输。最后通过仿真验证了理论分析结果的正确性,并对三个调度方案的性能进行综合对比。