随着万物互联时代的临近,海量机器类通信(massive Machine-Type Communication,mMTC)被提出,并能够提供数百万个终端的接入。目前mMTC网络还存在一些挑战:一方面,物联网终端往往工作在能量受限和人力难及的环境中,因此电池的能量效率极为重要;另一方面,海量终端也对基站的接入能力和覆盖范围也提出了更高要求。中继转发可以提高系统能效和网络接入能力。然而,中继转发技术在mMTC应用下会存在功率控制、中继选择和信道分配等问题。这些问题又将影响系统的总能效和接入性能。因此,本文将研究基于中继转发的mMTC网络高能效资源分配机制,主要解决能量效率问题,同时提高网络的接入能力和覆盖能力。针对上述问题,本文在mMTC网络场景下,提出了优化能量效率的资源分配机制,借助两跳中继链路,联合优化功率控制、中继选择和信道分配。针对mMTC网络,本文分别引入了设备到设备(Device-to-Device,D2D)通信技术和非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple-Access,NOMA)技术,以实现多种方式的中继转发策略。具体地讲,1)由于异构网络越来越普遍,本研究点考虑包含宏基站和微基站的异构网络场景中的资源分配机制。本研究点考虑mMTC网络通过借助D2D技术实现两跳中继链路,进而实现高能效传输。首先,本研究点构建了同时考虑功率控制、中继选择和信道分配的混合整数规划问题。然后,本研究点将该问题分解为了功率控制子问题和终端-中继-信道匹配子问题。功率控制子问题被证明为拟凹问题,采用了 Dinkelbach算法求解出最优解。终端-中继-信道匹配子问题则是一个三维匹配问题,本文依据超图和冲突图理论,通过将原问题转化为图论中的最大独立集问题进而求解。2)基于NOMA组通信的mMTC网络的高能效资源分配机制通过引入NOMA技术实现了更高的能效指标。首先,本文通过一种改进的快速搜索和查找密度峰(Improved Cluster Fast Search and Find Density Peaks,A-CFSFDP)完成对边缘物联网终端的分簇。然后,NOMA组通过复用某个普通终端的信道来接入基站,进而提升频谱的利用率和网络的覆盖范围。NOMA组内的功率控制问题,本文采用了古诺博弈实现了分布式的功率控制。对于NOMA组、中继节点和信道之间出现的三维匹配问题,利用三维匹配算法进行了求解。本文针对mMTC场景中的能效优化问题,分别提出了 D2D协助的异构mMTC网络的高能效资源分配机制和基于NOMA组通信的mMTC网络的高能效资源分配机制。通过对频谱和终端的合理规划,实现了 mMTC网络的高能效优化,同时提高了网络的覆盖能力和接入能力,以满足未来物联网增长的需求。