随着智能终端技术与无线通信系统的快速发展,无线数据流量不断增加,蜂窝通信系统面临着巨大挑战,通过卫星网络与蜂窝网络协作,可以有效减小蜂窝通信系统的负载。另外,对于无法便捷部署蜂窝基础设施的区域,可以利用卫星通信系统为用户提供网络接入服务。由于卫星通信系统覆盖范围广,容量大,可靠性高等优势,卫星和地面网络两种异构网络的高效融合成为必然趋势。由于星地链路之间的高路损以及传输障碍可能导致通信性能受限,可将中继协作技术应用于卫星、地面融合网络构建星地融合中继网络,以提升用户服务质量。本文就星地融合中继网络的传输性能及资源分配算法开展研究,具体包含以下内容:针对采用放大转发（Amplify and Forward,AF）协议的星地融合中继网络,本文首先分析卫星信道和陆地信道的统计特征,评估卫星陆地级联信道的衰落程度（Amount of Fading,Ao F）指数;其次,针对硬件损伤和不完美信道状态信息（Channel State Information,CSI）的非理想场景,对星地融合中继网络的性能进行评估,通过对硬件损伤的建模以及信道估计误差分析,分别得出接收端信噪比的累积分布函数（Cumulative Distribution Function,CDF）,推导中断概率的闭式表达式;最后,基于硬件损伤场景下得出的信噪比,建模系统能效最大化问题,通过Dinkelbach转化方法求解所建模非凸问题,确定卫星和中继的最优功率分配方案。为了提升星地融合系统的容量和谱效,本文研究采用非正交多址接入（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）技术的星地融合中继网络,并设计数据传输方案。考虑卫星与地面蜂窝网络共用频谱,研究同信道干扰（Co-channel Interference,CCI）对网络性能的影响。通过对CCI进行建模,并分析其统计特性,进一步推导出NOMA用户的平均误码率以及中断概率的闭式表达式。特别地,对于NOMA强用户,分析了不完美串行干扰消除（Serial Interference Cancellation,SIC）情况对误码率的影响。此外,考虑到卫星通信中,准确的CSI难以获取,本文利用信道和CCI的统计信息,建模卫星均值能效（Mean Energy Efficiency,MEE）最大化问题,通过Charnes-Cooper方法将原分式规划问题进行转化,并利用拉格朗日对偶方法进行求解,从而确定卫星最优功率分配方案。通过蒙特卡洛仿真,验证了本文所推导的数值结果与仿真结果具有良好的拟合度,证实了推导结果的有效性。