移动互联网(Mobile Internet,MI)的发展带来了数据需求的激增以及更为庞大的智能终端接入数量,同时也对用户服务质量(Quality of Service,QoS)提出了更高的要求。然而,爆炸式增长的数据传输需求与稀缺的频谱资源所构成的矛盾贯穿着通信技术发展的始终。传统的正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)技术从信息论角度已经无法再为当前的通信系统进行扩容,因此以对通信资源块(Resource Block,RB)进行非正交化利用为核心思想的非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)应运而生,其中功率域 NOMA 更是成为了当下的研究热点。NOMA在发送端通过对不同信道增益的用户分配不同的发送功率,这使得多个用户可以在相同的频带下同时发送自己的信息。因此NOMA技术的使用可以显著的提升系统的频谱效率,并降低传输时延。为获得每个用户独立的信息,在接收端进行译码时需要进行串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC),而在NOMA系统中低信道增益用户会被分配更多发送功率,并在解调时优先译码。换言之,高信道增益用户获得自身所需信息的前提是先完成对低信道增益用户的译码。利用这一译码特性,NOMA与协作通信可以完美的结合。无线信息能量同传(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)由于在提升系统能效方面的优势成为近些年的研究热点。在SWIPT系统中,终端在接收射频(Radio Frequency,RF)信号的同时收集信号中的能量,一部分信号用于译码,另一部分信号用于储能。而在协作通信过程中,往往需要某一终端设备对目标信号进行转发以保证被协作用户通信链路的可靠性,通过SWIPT则有望实现转发设备仅利用射频信号的能量实现“零功率”转发。本文以NOMA和SWIPT为核心,研究了在不同协作通信场景下用户资源最优分配的问题。首先对相关技术背景,诸如NOMA的原理,协作NOMA传输过程,SWIPT的原理进行简要说明。进而重点论述本文所研究的内容:基于SWIPT与认知无线电(Cognitive Radio,CR)的上行NOMA协作通信系统用户资源分配问题的研究,多用户同时接入的场景下在上行传输过程中使用NOMA,保证主用户(Primary User,PU)干扰受限的同时最大化次用户网络的可达速率;而在基于SWIPT与NOMA的下行D2D用户协作通信场景的研究中,通过联合优化发送功率与时隙分配,在保证蜂窝用户(Cellular User,CU)的QoS的同时最大化D2D用户对的可达速率。本文的主要创新点和贡献如下:1)针对系统能效和频效的提升,设计了基于认知无线电的上行NOMA多中继协作通信系统,引入SWIPT技术使得中继节点在转发信号的过程中不消耗自身的能量。保证主用户QoS的前提下,通过联合优化次用户的发送功率,SWIPT功率分配因子以及中继节点的选择,最大化次用户网络的可达速率。针对优化目标,使用遗传算法来解决多变量的非凸问题,通过数值仿真与遍历最优解以及随机中继选择结果做了对比,并分析了系统中不同参数对最终优化目标的影响。2)研究了下行链路中基于NOMA与SWIPT的D2D协作通信系统中用户资源的最优分配问题。利用D2D用户对参与协作通信完成对蜂窝用户信号的转发,在保证蜂窝用户QoS的要求下,最大化D2D用户对的可达速率。D2D用户对在接收到基站发送给蜂窝用户信号的同时利用SWIPT进行能量收集用于信号转发,并在下一时隙利用NOMA发送用户对间信号以及蜂窝用户信号的叠加信号。提出循环迭代的算法以更低的计算复杂度求得原优化问题的次优解,通过数值仿真,比较了所提算法与遍历最优解以及随机时隙分配之间性能的差异,并分析了系统中不同参数变化对系统优化目标的影响。