随着5G网络的发展,全球设备接入数量激增,网络服务需求大规模增长,频谱资源日益紧缺。功率域非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)在传统接入技术上,增加了 功率域的概念,可以在不增加系统带宽的情况下提高系统设备接入数,有效的提升频谱效率,是一种潜在的5G多址接入技术方案。高铁网络建设是我国重要的经济发展战略。在未来,高铁运行速度提升,高铁用户数量大规模增长,对高铁的无线通信服务提出了更高的需求,然而当前的铁路网络很难高铁场景下的通信需求。开展5G相关技术在高铁通信场景下的研究,已经成为铁路通信领域的热点研究方向。本文的主要工作是将非正交多址技术(NOMA)应用到高铁场景下,并且根据最大化系统容量和公平性指标设计相应的资源管理方案。论文中做出的主要成果包括以下三点:通过对高铁理论模型的分析,将高铁抽象为多用户集合,结合两跳模型和分布式天线系统,提出适用于高铁环境下的NOMA传输方案。将高铁通过小区的整个过程分割成多个片段,在发送端和接收端设计相应的预编码和检测向量,实现多用户分组以及干扰消除。首次将功率域非正交多址技术(NOMA)应用到高铁通信场景。根据设计的NOMA传输系统,对收发端信号的发送和接收过程做出了完整的理论分析。我们将认知无线电(Cognitive Radio)和非正交多址技术结合,提出了满足弱用户Qos需求的情况下,最大化系统容量的动态资源分配方案。通过仿真的方法,从系统容量和公平性两个方面,验证了动态资源分配方案可以获得优于传统资源分配方案的系统容量。但是在低功率场景下,动态分配方案无法达到较高的系统公平性。根据用户间信道的相关性,提出了新的用户分组算法,对所提出的高铁环境下的NOMA方案进行了优化,使得其系统模型更加灵活,分组效益更高。同时,针对动态功率分配方案中,低功率区用户间公平性较差的问题,我们建立了一个新的公平性指标(用户满意度),使用合作博弈的方式完成系统整体的资源调度。仿真结果显示,该方法能够在低功率区,极大的提升用户间公平性,保证用户的满意度。