面对未来无线网络的海量连接、增强移动宽带、超可靠性、低时延等业务需求,兼具照明和通信的可见光通信（VLC）以及兼顾频谱效率和用户体验的非正交多址接入（NOMA）分别成为极具潜力的通信范例与多址方案。由于室内VLC系统中每个光小区内用户数有限、光链路信噪比高、发光二极管（LED）发射角与接收器视场角可调谐、信道状态信息较稳定等特点可与NOMA完美契合,因此,从增强频谱效率和探索新型频谱两个层面出发,研究基于NOMA的室内VLC系统可有效应对当前数据速率需求与频谱资源短缺之间的矛盾。功率分配策略作为室内NOMA-VLC系统中的关键问题,极大影响着系统总速率、能量效率、误码率、中断概率、用户公平性等性能指标。考虑到系统总速率与用户公平性为NOMA相比于传统多址技术的显性优势,本文旨在研究系统总速率与用户公平性均衡的功率优化分配,具体创新性贡献如下:（1）合理的信道模型是一切理论研究的基础,传统的室内VLC系统信道模型鲜有考虑随机移动多用户引起的遮挡效应,而这恰恰是NOMA系统中普遍存在的。针对该问题,首先,为量化随机移动多用户的尺寸与位置等特征,引入概率密度函数以描述用户宽度与高度的联合分布以及用户横、纵坐标的联合分布,其中假设各用户之间独立同分布。其次,基于几何学与数理统计原理,推导出各链路对应的表征随机移动多用户遮挡效应的权重函数,即该链路未被任一移动用户遮挡的概率。最后,通过对传统室内VLC系统信道模型中的各链路进行加权求和,提出移动多用户遮挡下的室内VLC信道模型,同时给出直流信道增益、信道脉冲响应的表达式。通过数值仿真,该模型的有效性得以验证。仿真结果显示,随机移动多用户的存在的确会对某些光链路产生遮挡,降低信道质量。（2）区别于其他有关NOMA系统公平性的研究,如正比公平性、最大化最小值公平性、最大化用户速率总对数效用函数的公平性、保证各用户不差于正交多址接入下各自容量的公平性等,实现明确的、量化的系统总速率与用户公平性间的综合数学评价以指导功率分配。首先,将用户公平性描述为所有用户中可获得数据速率的最小值与最大值的比值以保证所有用户可获得数据速率的归一化范围。其次,提出将系统总速率与用户公平性均衡的功率优化分配问题建模为以系统总速率和用户公平性为判决参数、功率分配因子集合为候选对象的多属性判决（MADM）问题。最后,通过引入标准差法与逼近理想解排序法（TOPSIS）完成上述MADM问题的求解,形成基于MADM的功率优化分配算法。具体地,笔者枚举出离散化的功率分配因子集合作为候选对象,并计算出每个候选对象对应的系统总速率与用户公平性。基于上述计算得到的数据集,利用标准差法可得到系统总速率与用户公平性各自的客观权重。之后,通过TOPSIS法可找到最优候选对象,即最优功率分配方案。从数值仿真可以观察到,基于MADM的功率分配算法以牺牲较少的系统总速率性能为代价换取用户公平性性能的极大提升,即可获得更加均衡的系统总速率与用户公平性。随着用户数的增长,性能增益增长迅速,甚至可实现系统总速率与用户公平性的同时增益。（3）由于上述基于MADM的功率分配算法需要枚举离散化的功率分配因子,因此存在优化性能与计算复杂度之间的折衷问题。为克服该问题并考虑用户公平性需高于最低门限的实际应用需求,同时兼顾所有用户的服务质量（QoS）需求,首先,数学描述出一个优化问题,即用户公平性保证下的系统总速率最大化,其中,保证用户公平性的门限值可根据实际需求灵活调整。其次,对于该门限值取某些特殊值的情况,通过严格的数学推导以及优化分析得到最优解的闭合表达式或求解过程。最后,对于该门限值取非特殊值的情况,通过引入差分进化算法并适应性地改进其中的参数变换、种群初始化、迭代中个体选择、最优解选择等操作,提出第一种基于差分进化的功率优化分配算法。数值仿真结果显示,在用户公平性不低于传统算法与最优功率控制（OPC）算法的条件下,该算法可获得更优的总速率性能且性能增益随用户数而递增。此外,针对QoS保障下的应用场景,该算法还可有效提升系统覆盖概率。（4）考虑到系统管理者对系统总速率与用户公平性间的主观倾向,为进一步适应更多实际应用需求,针对系统总速率需高于最低门限的应用场景,数学描述出另一个优化问题,即系统总速率保证下的用户公平性最大化,其中,保证系统总速率的门限值可根据实际需求灵活调整。类似地,通过对该门限值展开分类讨论,笔者给出适应性的数学推导、优化分析与差分进化算法,最终提出第二种基于差分进化的功率优化分配算法。数值仿真结果显示,在总速率不低于传统算法与OPC算法的条件下,该算法可获得更优的用户公平性性能且性能增益随用户数而递增。同样地,该算法也可有效提升QoS保障下的应用场景的系统覆盖概率。