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随着通信技术的快速发展,无线网络设备接入和流媒体服务需求爆发式增长,使得高数据速率通信的需求与日俱增,导致现有频谱可用资源相对不足。因此,能够更高效的利用频谱资源、解决未来无线通信网络中高数据速率需求的非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术应运而生,成为了各国科学工作者的研究热点。非正交多址技术的海量移动终端接入和高移动性要求,对小区内资源的高效调度是一个比较大的挑战。由于5G密集型蜂窝网络的部署,非正交多址系统需要解决提高小区资源调度效率、降低小区间干扰、兼顾QoS与安全性能等问题。如何在进行非正交多址技术研究的同时考虑小区聚类、协作调度和保密传输显得尤为重要。因此,基于协作多点(Coordinated Multi-Point,CoMP)无线网络的非正交多址技术的资源优化研究是一项具有重大意义的研究工作。在充分调研国内外非正交多址技术和协作多点技术研究现状的基础上,本文建立了基于协作多点的非正交多址系统模型,对功率分配、资源调度、物理层安全进行了理论分析、算法研究和仿真验证。本文主要研究内容和创新工作包括:(1)针对NOMA-CoMP系统的功率分配问题,本文建立了 NOMA-CoMP系统模型,并在此基础上对固定功率分配算法、分数阶功率分配算法和注水功率分配算法进行对比分析,仿真结果表明在NOMA-CoMP系统中注水功率分配算法具有更好的小区总和速率,但固定功率分配算法具有更好的NOMA用户公平性。(2)针对NOMA-CoMP系统的无线网络资源分配和联合调度问题,本文引入了双边匹配理论,提出了基于CoMP用户选择方式的用户选择和偏好集排序算法(User Selection and Preference Ranking Algorithm,USPRA),和基于扩展的盖尔沙普利版本的联合子信道-用户匹配算法(Joint Subchannel-User Matching Algorithm,JSUMA),并在此基础上开发了一种基于NOMA-CoMP无线网络的联合子信道-用户多对多双边匹配策略。仿真结果表明,该算法优于传统的基于协作多点的正交频分复用(OFDM-CoMP)算法和最大吞吐量(Maximum Throughput,MT)NOMA-CoMP算法,在最大化CoMP聚类总和速率的同时,减轻了小区间干扰并且保证了用户公平性。(3)针对NOMA-CoMP系统的物理层安全问题,本文在已建立的NOMA-CoMP系统模型的基础上进一步考虑了存在窃听者的情况,引入协作通信技术并且提出了物理层保密传输策略。每个协作多点小区中均存在一个窃听者并且中继处分别采用放大转发(Amplify-and-Forward,AF)协议和解码转发(Decode-and-Forward,DF)协议的场景下,对NOMA-CoMP系统的物理层保密传输性能进行理论分析,对比了中继处采用AF协议和DF协议的安全性能效果,推导了用户保密速率、系统全局保密中断概率和各NOMA子信道保密中断概率的闭式解,并进行了仿真验证影响NOMA-CoMP系统物理层安全的因素。