为了更好地满足移动互联网的发展和智能终端的普及,5G移动通信应运而生。非正交多址接入技术作为5G的候选技术之一受到了广泛关注。5G时代的到来对数据传输速率和信号覆盖广度提出了更高的要求,协作中继技术作为一种高效的无线传输技术,与NOMA的强强联合呼之欲出。本文即以NOMA和协作通信为研究对象,从多载波多用户下行NOMA资源分配和协作通信下NOMA系统和速率最大化方向,针对下行NOMA系统的用户分组和功率分配等关键技术进行了研究。对于多载波多用户下行NOMA资源分配,更细化时频资源单位在NOMA系统中的作用,在联合利用用户分组方法、功率分配方案以及干扰消除技术的基础上引入时分的概念,研究以系统吞吐量优化为目标的多载波多用户NOMA系统下行链路的资源分配问题。为了提高系统的吞吐量,子载波间采用线性注水算法,在同一子载波的不同用户间采用分数阶功率分配算法。并且,不同于已有参考文献中远近用户数目相等的假设,本文考虑更加实际的远近用户数目不等的场景。此时,为了能够调度更多用户,在各个子载波上采用时分的概念,即将整个时间段t分为两个时隙,在不同时隙内实现不同远近用户的动态分组配对,从而在保证用户公平性的基础上充分利用子信道资源,实现系统吞吐量的优化。对于协作通信下系统和速率优化问题研究,考虑到基站覆盖范围的因素,引入中继系统来保证信号传输的准确性。现实情况中,基站所覆盖范围的最边缘处用户往往不能与基站之间建立一条稳定的直接链路,为此引入中继系统协助信号转发。假设基站同时服务于离基站距离稍近的用户群M中的一个用户j和位于基站边缘的稀缺用户i。为了简化问题,忽略源节点与用户之间的直接通信链路。以协作通信下NOMA系统的和速率最大化为目标函数,巧用引理将和速率最大化问题转变为信噪比倒数和问题,结合实际限制条件约束,采用KKT条件构造拉格朗日方程来寻求最优解。