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在5G(第五代移动通信)网络中,如何提高频谱利用率是亟待解决的问题。由于大规模MIMO(Massive Multiple-Input Multiple-Output,M-MIMO)、毫米波、非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)、D2D(Device-to-Device)等5G候选技术能够在提高频谱效率的同时又不需要花费很高成本,从而吸引了人们的关注。而NOMA与D2D的结合,充分发挥了两种热点技术的优势,非常适合5G场景。因此展开相关的研究具有重要的意义。本论文主要研究基于NOMA的D2D协作通信中的中继选择与功率分配算法。在基于NOMA的D2D协作通信过程中,基站采用NOMA方式实现与近端和远端两个用户的信号传输。基站通过直连方式与近端设备通信;通过协作中继实现与远端设备通信;协作中继与远端用户之间采用D2D方式连接,因此中继的选择对系统性能影响很大。本文首先分析了中继位置与中继链路平均速率的关系,明确了最佳距离的概念,从而提出了基于最佳距离的中继选择算法,仿真结果表明:相比于随机中继选择,采用该算法的系统中断概率更低。但基于最佳距离的中继选择不能保证中继链路获得最大速率,因此,论文探讨了基于最大中继链路速率的中继选择算法,并对该算法进行了仿真分析,仿真结果表明:该算法相比于最佳距离的中继选择算法能让系统吞吐量更高,中断概率更低。尽管上述两种算法都在一定程度上改善了系统性能,但上述两种中继选择算法都没有考虑设备的实际能力,因此本文结合设备的剩余电量以及移动性,提出了基于效用值的中继选择算法。仿真结果表明:在实际场景中,相比于上述两种中继选择算法,采用基于效用值的中继选择算法更合适。在以上中继选择算法的分析过程中,基站采用固定的功率分配因子实现与近端用户和远端用户的通信,即中继转发阶段,基站与近端用户通信时发射功率不变,不会因为中继转发阶段基站不发送信号给远端用户而提高对近端用户的发射功率。这就可能会出现基站功率没有得到充分利用的情况。因此,本文提出改进方案:通过改变中继转发阶段基站与近端用户通信时的功率分配因子来提高功率利用率,改善系统吞吐量。仿真结果表明:采用改进方案能够有效提升系统吞吐量。从而证明了该方案的可行性。