在非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中,多用户共享相同的通信资源且在功率域复用。哪些用户共享相同的通信资源对系统性能有很重要的影响,所以有必要研究用户配对算法。本文在下行NOMA通信场景、协作式下行NOMA通信场景和下行毫米波NOMA通信场景下研究用户配对算法。下面具体介绍本文的主要贡献。首先,本文在下行NOMA通信场景中提出了两种新型用户配对算法。该系统包含一个N天线基站(Base Station,BS)和K(K≥ 2N且K是偶数)个单天线用户,且BS中选择从2N个用户进行服务。另外,我们提出了信号增益差和信号空间对齐(Signal Difference and Alignment,SDA)的框架以在NOMA系统中实现公平和高频谱效率的用户配对,且考虑了性能和复杂度的折中。具体地说,BS按照用户的大尺度衰落(Large-Scale Fading,LSF)增益对其从大到小进行排序,并选择前N个LSF增益较大的用户产生下行迫零波束成形(Zero-Forcing Beamforming,ZFBF)向量。基于信号空间对齐(Signal Space Alignment,SSA)理论,BS从有序用户组的后半部分选择N个次级用户。不同于传统的用户调度,SDA框架使用有序用户组,这为NOMA制造了信号强度差,而且使用机会型SSA方法能够选择出使组间干扰泄露最小的次级用户。此外,SDA的框架能够在低系统开销的情况下分布式实现且有较好的性能。仿真的结果证明所提方案能够提升下行NOMA系统的性能。其次,本文在协作式下行NOMA通信场景中提出了两种用户配对算法。该系统包含一个N天线BS且选择N对单天线用户进行服务。一对用户包含一个近用户和一个远用户,它们的信号在发送端进行叠加且接收端使用串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)。按照SIC,近用户有远用户信号的先验信息,所以近用户可以转发远用户的信号。携能无线通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术被应用于该协作式下行NOMA系统,其中近用户从BS收集能量以转发远用户的信号。另外,使用ZFBF可以移除掉近用户的组间干扰,且为了最小化远用户的组间干扰,本文提出了两种用户配对算法。为了保证用户的性能,还提出了功率分配方案。仿真结果说明所提的用户配对算法可以提高协作式下行SWIPTNOMA系统的性能。最后,本文在下行毫米波(Millimeter-Wave,mm Wave)NOMA通信场景中提出了三种用户配对算法。此方案中,将mmWave应用于NOMA系统,该系统包含一个M天线的BS和多个单天线用户,且mmWave和NOMA是第五代移动通信网络(5th Generation,5G)网络中的两个关键技术。为了减小系统开销,基于用户和BS间距离提出了三种用户配对算法,即随机的近用户随机的远用户(Random Near User and Random Far User,RNRF),最近的近用户最近的远用户(Nearest Near User andNearest FarUser,N-NNF)和最近的近用户最远的远用户(NearestNearUserand FarthestFarUser,NNFF)。组内用户的信号在发送端叠加,且SIC被应用于接收端。另外,所提方案关注单波束且随机波束成形被应用于mmWave NOMA通信系统中,这可以进一步减小系统开销。使用随机几何刻画所提mmWave NOMA通信系统的性能。推导出了三种用户配对算法的中断概率和和速率的闭式表达式。蒙特卡洛仿真证明mmWave NOMA通信系统的性能有所提升且证明了推导出的分析结果。