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非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)技术是5G移动通信系统的关键技术之一,它可以通过功率域复用来区分不同用户,能够显著提高系统频谱利用率,从而在一定程度上缓解资源短缺的问题。然而,由于NOMA是多个蜂窝用户复用同一信道传输数据,会造成同一信道上蜂窝用户之间的信号干扰问题。因此,为了协调NOMA系统中因复用信道而产生的干扰问题,需要对无线资源进行优化分配,这是应用NOMA技术的关键问题之一。本文主要研究了异构蜂窝网络中基于NOMA的资源分配问题,分别针对不同的NOMA场景,从用户功率分配和子信道配对等方面提出了资源分配优化算法。具体内容及创新点如下:(1)针对两阶段的NOMA-D2D和辅助中继(NOMA-DC)场景,提出了一种功率优化算法。首先构建了最大化系统各态历经容量的优化问题,然后利用凸函数性质得到第一阶段最优功率分配因子,并在此基础上分析了各用户中断概率性能的变化情况。仿真结果表明,提出的算法能显著提高系统各态历经容量且降低了中继用户的中断概率。(2)针对NOMA-D2D异构蜂窝系统场景,提出了一种用户配对和功率分配算法。首先构建了以最大化系统总速率为目标的优化问题,将原始混合整数非凸优化问题分为用户配对和功率分配两个子问题。对于用户配对子问题,提出了基于多对多匹配的蜂窝用户和D2D对的匹配算法;对于功率分配子问题,分别利用辅助梯度二分搜索算法和逐次凸逼近获得了子信道功率和D2D发送功率的最优值。仿真结果表明,提出的次优算法具有近似最优化算法性能且能有效提高系统总速率。(3)针对基于NOMA的多层异构蜂窝网络场景,提出了一种子信道分配和功率分配算法。首先构建了最大化系统总能效的优化问题,将非凸非线性问题进行近似凸变换,将目标函数转化为等价减法形式;然后对子信道分配问题和功率分配子问题分别进行优化,采用多对多匹配博弈对子信道进行分配,使用拉格朗日对偶法对用户功率进行优化分配,最后联合迭代求解优化问题。仿真结果表明,所提出的分阶段次优资源分配算法能够有效地提高系统能效。