现如今,第四代移动通信系统(4G)网络已在全球范围内大规模部署,4G虽然有着很高的用户速率,但为了满足面向2020年及未来的移动互联网和物联网业务的高可靠性、高能效、低时延、高质量等要求,对第五代移动通信系统(5G)的研究已经如火如荼的展开。云无线接入网络(Cloud Radio Access Network,C-RAN)是融合了无线网络和信息技术的一种新型的面向绿色演进的无线网络架构,非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术是能够在同一时频资源块上利用功率复用传输信号的新型多址接入技术,两者都是5G中极具潜力的关键技术。尽管目前针对NOMA技术的研究以及其与各种网络的融合已经有了非常多的研究成果,但是目前还没有论文提出下行C-RAN架构下在远端射频头(Remote Radio Head,RRH)和用户间采用NOMA技术的传输模型。为了提升C-RAN的频谱效率,支持更多连接和减少传输时延,本文提出了在C-RAN架构中引入NOMA技术,并对C-RAN中NOMA的理论性能和资源分配方法进行研究,主要内容及贡献如下:第一,本文完成了 C-RAN架构中采用NOMA传输的中断概率理论分析,首先通过随机几何工具刻画了 RRH的分布,得到了提出的系统下的信号传输模型,随后通过高斯-切比雪夫近似公式以及拉普拉斯变换等得出了两个用户分别的中断概率的闭式表达式,最后通过仿真验证了理论推导的准确性以及在C-RAN架构中NOMA技术相比于正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)技术的优越性。第二,本文提出了基于系统总速率最大化的多用户NOMA传输的功率分配算法。由于面向NOMA传输的传统功率分配方案无法扩展至C-RAN场景下,本文提出了一种在前传链路容量限制、每个用户的服务质量(Quality of Service,QoS)需求的约束下的总速率最优化问题,并将原问题化简成线性分式规划问题,后转换成线性规划问题,再使用相关方法求解,得到了该系统下NOMA用户对的最优总速率值及相应的功率分配因子矢量。最后通过仿真得出了NOMA方案下系统总速率的最大值,且验证了 NOMA技术相对于传统OMA方案的优越性。本论文研究在C-RAN中引入NOMA,利用NOMA技术的优势进一步提高C-RAN的系统性能,能够满足5G中连续广域覆盖场景和热点大连接场景中对于高频谱效率和大连接的要求。