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物联网和云应用的普及对新一代通信系统的设计提出了更高的要求,尤其是在频谱利用率、能效和时延等方面。为了满足这些要求,引入更高效的多址接入技术成为一种行之有效的手段。作为备选的多址接入技术之一的非正交多址接入（Nonorthogonal multiple access,NOMA）技术能够以有限的资源支持超载传输并显著提高频谱效率,因此成为新一代通信系统中的关键技术之一。更为重要的是,功率域作为一种复用资源,能够为NOMA提供额外的设计维度。在功率域NOMA系统中,资源分配是影响系统性能的关键问题之一。然而,资源分配问题主要包括功率分配和用户分组,该问题属于复杂的混合整数规划问题。进一步地,由于多天线能够提供空间灵活性和自由度,NOMA与其相结合可进一步提高频谱效率,而该系统研究的关键问题在于波束成形的设计。此外,如何将NOMA与以移动边缘计算（Mobile edge computing,MEC）和智能超表面（Intelligent reflecting surface,IRS）为代表的新型智能通信技术有机结合以获取更大性能增益也是亟待解决的热点问题。基于以上观察与分析,本文针对“宽带无线通信系统中的非正交多址接入技术”这一课题展开研究,主要研究内容和贡献总结如下:针对NOMA系统中的资源分配问题,分析了在不同性能指标下多个信道上所有用户的最优功率分配,并以闭合或者半闭合式给出。所考虑的性能指标有最大化公平性、和速率和能效。区别于大部分现有工作,本文引入了每个信道上用户功率的顺序约束,其决定了 NOMA系统中能否成功进行连续干扰消除（Successive interference cancellation,SIC）过程。此外,通过将匹配算法与最优功率分配相结合,本文提出了一种复杂度低且高效的算法来联合优化NOMA系统中的信道分配和功率分配。仿真结果表明,使用所提出的最优功率分配进行联合资源优化可获得比现有方案更好的性能。针对多天线NOMA系统中的波束设计问题,通过解决具有服务质量（Quality of service,QoS）约束的总传输功率最小化问题来设计波束成形向量。本文首次在信道准退化条件下给出了最优波束成形向量且证明其具有与脏纸编码（Dirty paper coding,DPC）相同的性能。此外,本文还给出了多用户场景下的信道准退化条件。特别地,本文得到了两用户的特殊场景下最优波束成形向量的闭合形式。仿真结果表明,所提最优NOMA波束成形方案的性能不仅优于传统的正交接入（Orthogonal multiple access,OMA）方案,而且能够逼近系统容量阈值。所得解决方案极大地简化了下行多天线NOMA系统中的波束成形设计问题,并进一步提升了系统性能。为减小MEC系统中的时延和能耗,本文提出了 NOMAMEC框架且分别对纯NOMA、混合NOMA和OMA三种方案下的资源分配问题进行了研究。在所提NOMA MEC框架中,多个用户被分为不同的组,每个组都分配有专用的时隙。而在每个组中,用户先通过与另一个用户共享一个时隙进行传输,接着在一个时间间隔内单独传输。为了减少时延和降低能耗,通过共同优化每个组内、组间的功率和时间分配,得到了最优功率和时间分配的闭合形式解。本文证明了当采用不同的权重因子、最大截止期限和信道增益时,所研究的三种方案都有可能被用户选择。此外,通过将匹配算法与最优功率和时间分配相结合,本文进一步提出了一种低复杂度的算法以有效优化用户分组。仿真结果表明,所提NOMA MEC系统中的资源分配方法不仅能够实现比传统OMA方案更好的性能,而且该解所带来的性能十分接近全局最优。IRS通过可控地改变用户的信道能够使采用NOMA技术的系统逼近容量阈值,因此,本文提出了一种IRS辅助的多输入单输出（Multiple-input-single-output,MISO）NOMA系统框架。在该框架中,为了最大程度地降低发射功率,本文联合优化了波束成形向量和IRS相移矩阵,并给出了可以确保系统获得容量阈值的IRS辅助下的信道准退化条件。此外,为方便性能对比,本文还研究了迫零波束成形（Zero forcing beamforming,ZFBF）传输方案,其中的波束成形向量和IRS相移矩阵也得到了联合优化。本文证明,在相同的IRS相移矩阵和信道准退化条件下,NOMA始终优于ZFBF。相应的ZFBF优于NOMA的条件也被得到,并由此提出了混合NOMA传输方案。仿真结果表明,IRS辅助的MISO NOMA系统优于没有IRS辅助的MISO NOMA系统,而混合式NOMA传输方案也始终比传统的OMA方案具有更好的性能。