随着移动互联网的快速发展,数据业务呈爆炸性增长,网络需求量也急剧增加;同时,物联网时代的到来也催生了海量终端设备接入网络的需求,这无疑为无线通信网络的发展带来严峻的挑战。如何设计高速率、低时延、高可靠性以及高能效的通信技术成为第五代移动通信系统的研究重点。因此,本文以物联网下行非正交多址接入(Non-orthogonal multiple access,NOMA)短包通信网络为主要研究对象,探讨了物联网下行场景的能效优化传输设计、用户配对策略以及基于存储辅助的自适应传输机制。首先,以一对用户下行NOMA短包传输系统的抽象模型为例,在保障物联网用户基本有效吞吐率的前提下,确立了以系统能效为目标的优化问题。相关分析揭示了几个结论:首先,当两个用户的目标有效吞吐率之和固定时,最小的系统能耗也能相对应地确定;其次,存在某个区域,分配给近端用户的最小发射功率主要受其自身的目标有效吞吐率以及信道条件的影响;最后,挑选靠近接入点AP并且具有更大有效吞吐率需求的用户进行配对,更有利于实现高能效下行NOMA短包传输设计。其次,以K对用户下行NOMA短包传输系统的抽象模型为例,主要探讨在功率受限的前提下,NOMA短包传输系统中有效的用户配对策略。分析结果表明:模拟退火算法可以求得接近最优的配对策略;根据用户的信道条件分成较好和较差的两组用户,能够降低用户配对求解的复杂度;当考虑用户的最小有效吞吐率约束时,最优的配对策略是用户按照信道条件分组后再等间隔配对。另外,存在这样的一种情况:当信道较弱的用户之间信道差异不大,但具有一定差异的吞吐率约束时,传统NOMA系统的配对策略与NOMA短包系统不同。此外,当每对用户的有效吞吐率约束相同时,最大-最小优化方案的NOMA短包配对策略与优化系统有效吞吐率时的配对策略不同。最后,优化功率分配对于具有信道差异的NOMA短包通信场景能够进一步提升系统有效吞吐率性能。最后,研究了下行NOMA短包通信场景中基于存储辅助的自适应传输设计问题,利用Lyapunov优化框架,在考虑用户配对、峰值功率约束以及长期平均功率约束的前提下,将长期平均的和速率优化问题转化为在线的自适应传输设计问题。分析结果表明,引入存储能够提升下行NOMA短包传输系统的和速率,并且能从时间维度上进一步节省能耗。此外,对于存储辅助的下行NOMA短包传输网络,同样存在速率、时延与能耗之间的折中关系。