随着移动互联网的迅速发展,社会对移动通信服务的要求也不断提升,这促使人们进行第五代移动通信技术(5G)研究。非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术由于其频谱利用率高、速率快,因此被认为是最有潜力的5G备选技术之一。目前NOMA技术在中继协作场景下的应用已成为研究的热点,由于主流功率域NOMA技术通过功率来区分系统接入的强弱用户,因此在中继系统中如何为不同信道条件的用户进行功率及时间资源的分配显得十分重要。本文以带中继的NOMA协作通信系统作为研究对象,对系统进行遍历速率及中断性能的理论分析并对系统的功率分配算法进行研究,重点对不同中继通信场景及带有缓存的中继系统的速率最大化问题进行了讨论,并提出了相应的算法。本文的主要研究内容如下:(1)在中继场景中存在小区中心用户数量少于小区边缘用户数量场景下,研究了NOMA中继网络的时间和功率优化分配算法。首先给出下行协作NOMA中的两跳DF中继传输方案,推导了系统用户中断概率和遍历速率表达式;在此基础上提出保证系统公平性指标下的系统速率最大化优化模型,并提出了时间及功率联合分配算法来求解该模型。仿真结果表明,在考虑系统公平性的前提下,采用时间及功率联合优化算法的系统相比于传统的等时隙分配传输系统在遍历速率上有明显的提高。(2)在多用户随机分布的NOMA协作场景中,分别对中继工作于半双工和全双工模式下的系统中断概率及分级阶数进行了推导,并得到系统中断概率的闭式解,对于多用户情况下如何根据用户数目进行分组提供了理论依据。文中同时考虑了中继自干扰无法完全消除时系统中断概率及速率所受影响,得到了不同工作模式下中继系统的中断概率闭式解。仿真结果表明,文中中断概率表达式理论值与仿真值基本一致,证明了推导的正确性。(3)在中继端带有缓存的NOMA系统中,提出了最优功率速率分配算法。该系统中重点研究中继端带有多个缓存且缓存有容量限制的场景下用户的功率及速率分配问题,首先推导了基站发射端及中继端最优功率及速率的表达式,然后提出了缓存容量受限时系统最优功率速率分配算法,由于系统传输过程中存在NOMA和OMA两种传输方式,因此对系统采用NOMA方式进行传输的理论概率进行分析并得到闭式解。仿真结果表明,提出的最优功率速率分配算法相比传统的等功率分配传输系统在系统速率上有明显的提高。